复合雷达后向散射模型与合成孔径雷达、散射计和高度计海面雷达后向散射观测的比较分析

海洋微波散射模型相比于以经验统计建立的地球物理模式函数具有不受特定微波频率限制的优势。组合布拉格散射模型和几何光学模型形成了复合雷达后向散射模型。利用南海北部气象浮标2014年海面风速风向实测值作为散射模型输入,分别比较了复合雷达后向散射模型与RADARSAT-2卫星C波段SAR、HY-2A卫星Ku波段微波散射计的海面后向散射系数,偏差分别为(?0.22±1.88) dB (SAR)、(0.33±2.71) dB (散射计VV极化）和(?1.35±2.88) dB (散射计HH极化);以美国浮标数据中心(NDBC)浮标2011年10月1日至2014年9月30日共3年的海面风速、风向实测值作为散射模型输入,分别比较了复合雷达后向散射模型与Jason-2、HY-2A卫星Ku波段高度计海面后向散射系数,偏差分别为(1.01±1.15) dB和(1.12±1.29) dB。中等入射角和垂直入射下的卫星传感器后向散射系数观测值与复合雷达后向散射模型模拟值比较,具有不同的偏差,但具有相同的海面风速检验精度,均方根误差小于1.71 m/s。结果表明,复合雷达后向散射模型可模拟计算星载SAR、散射计和高度计观测条件下的海面雷达后向散射系数,且与CMOD5、NSCAT-2、高度计业务化海面风速反演的地球物理模式函数的计算结果具有一致性;复合雷达后向散射模型可用于微波遥感器的定标与检验、海面雷达后向散射的模拟。     

具有泡沫白帽的粗糙海面的后向散射

本文用迭代法求解离散球形粒子的矢量辐射传输方程和随机粗糙界面的边界条件,得到了强风驱使下产生泡沫白帽散射粒子的双尺度随机粗糙海面模型的后向散射.利用修正的Cox和Munk的海面大尺度起伏概率密度函数和Pierson的海面波高谱,得到了后向散射的数值结果,定量地给出了后向散射和风场大小、方向、视角、极化等特征参数之间的函数关系,并与实验数据进行了很好的比较和讨论.     

岸基C波段和X波段雷达观测海面后向散射系数

本文给出了1992年4月中旬在浙江宁波北仑港进行的岸基X波段及C波段观测海面雷达后向散射系数σ°现场实验的部分结果，并对σ°、入射角θ、风速U及相对方位角X的关系作了讨论。实验表明，当风速在2．2～11．5m／s时，对于HH、VV及HV极化：（1）当20°≤θ＜65°时，对于X波段和C波段，σ°和exp（θ／θ。）成正比，且θ。在5°～8°之间；（2）对于X波段，当θ≤65°时。σ°比于Ur，在45°入射角VV极化时，r＝1．49；（3）σ°在逆风时接近最大，在侧风时接近最小。     

各向异性海面全极化微波双站散射的仿真与分析

为了解各向异性随机粗糙海面的微波双站散射机制及其特性,本文利用解析近似的积分方程模型以及一种改进的半经验海浪谱模型实现了对各向异性随机粗糙海面的全极化微波散射仿真模拟,并与卫星观测数据、经验的地球物理模式函数及已有的解析近似散射模型仿真结果进行了对比,验证了仿真结果的可行性和准确性。利用该模型分析了入射波频率、入射角、极化方式、海面风速及风向等参数对各向异性海面双站散射的影响。模拟结果表明,在不同的入射角、散射角及方位角等观测几何条件下,海面不同波段的双站散射表现出不同的空间散射特性,且对风速、风向等海面动力学参数表现出不同的敏感性,以L波段为例,海面向后半球双站散射在各个极化方式下都对风速较为敏感,而在同极化方式下,其对风向的响应在中低风速和高风速条件下相反,整体而言,低风速下海面双站散射对风向更为敏感。这表明对于海面动力参数的反演,双站散射可以提供比传统单站雷达后向散射更丰富的物理信息。本文探讨了各向异性海面微波双站散射特性,为基于主动式及分布式微波传感器的海洋动力参数遥感反演提供了理论分析基础。     

拉曼后向散射在海面检测及海面与陆地区分中的应用

给出了光散射、后向散射以及拉曼后向散射等基本概念,推导了后向散射截面与后向散射微分截面的基本关系,以及散射微分截面的计算公式。同时还得出了振动拉曼散射、振动一转动拉曼散射、转动拉曼散射、瑞利散射之间的关系。提出了利用647nm红光的拉曼后向散射检测海面以及区分海面与陆地的方法,可以有效地提高机载激光海洋测深的精度。     

一种适用于小入射角条件下的白冠海面后向散射模型

本文提出了一种白冠海面的小入射角星载雷达后向散射模型,模型包括海面非波浪破碎部分和波浪破碎部分的后向散射.在风的作用下,海浪破碎形成白冠,对星载雷达的后向散射信号造成影响.文中利用热带降雨测绘任务卫星搭载的降雨雷达(TRMM PR)和欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的时空匹配数据集,拟合得出小入射角下星载雷达海面波浪...     

极化X波段雷达海面溢油微波散射模型研究

为研究溢油对海面电磁散射的影响,作者根据海面复合微波散射模型理论和蒙特卡洛统计模型理论,通过引入单分子油膜的黏性阻尼,对粗糙的溢油海面进行建模,定量分析溢油对海浪谱和海面后向散射系数值两个方面的影响。为实现基于X波段雷达海面溢油检测提供理论支撑,有助于解决溢油检测中的虚警率高的问题。     

星载雷达高度计反演海面风速进展

因为星载雷达高度计风速资料有沿轨分辨率高、精度高的特点,对其进行深入研究有重要意义.在中国海洋二号动力环境卫星刚刚升空之际,对星载雷达高度计反演海面风速围内外研究进展作一个综述.首先介绍星载雷达高度计风速反演的理论依据及存在困难;然后以风速反演进展历程为主线,分别针对后向散射系数、波浪状态、降雨、白沫等物理量引入地球物...     

全极化X波段雷达掠散射海面回波统计分布特征研究

尽管复Wishart分布已被广泛应用于SAR数据统计分析,然而该分布函数却很少被用来研究雷达海面掠散射回波时间序列的统计特征。本文通过分析IPIX雷达海面掠散射回波数据发现：大尺度海浪遮挡区的雷达回波能量很低,主要是雷达系统噪声,如果将该部分低能量回波数据剔除以后,真实海面的IPIX 雷达回波时间序列数据亦满足圆高斯分布,因此,IPIX 雷达海面回波的时间序列数据也必然满足复Wishart分布。在此,我们基于Wishart分布模型分别对全极化IPIX 雷达不同极化通道数据的海面回波时间序列数据进行了统计研究,并推导给出了不同通道数据协方差矩阵元素实部、虚部及相位差等参数的统计分布函数模型。通过与雷达测量数据比计较可见,推导所得理论统计模型与实际测量数据吻合很好。本文所得结论对进一步深入理解掠散射海面雷达回波的统计特征具有一定理论意义。     

ERS散射计风速资料反演海面粗糙度

本文首先提出了一个利用海面风场计算海面粗糙度(空气动力学粗糙长度)的模式。应用ERS-1/2散射计风速资料,对我国南海海域的海面粗糙度进行了初步的研究。卫星散射计测风具有高精度和高空间分辨率等特点,这对于研究海面粗糙度及波长、周期和波陡等波浪信息研究提供了坚实的数据基础。     

极化SAR目标相对最优极化研究

目标相对最优极化就是选取一种极化状态,使得研究目标和背景地物的接收功率对比达到最大。通过讨论了目标相对最优极化问题,提出了改进的模型和解算方法,利用实际数据对其模型和方法进行了实验,验证了其有效性和正确性。     

Mathematical Modeling and Computer-Aided Manufacturing of Rough Surfaces for Experimental Study of Seafloor Scattering

Diverse aspects of stochastic processes, time-series analysis, fractal geometry, and manufacturing technology are brought together to provide a unified theoretical framework for the mathematical characterization and physical fabrication of scale-model representations of the rough ocean bottom. These scale models can be used to validate the predictions of interface-scattering theories, particularly those relating to the dependence of scattering strength on roughness parameters. In acoustical oceanography, rough surfaces are conventionally described in terms of power-spectral density (PSD) or fractal dimension. Here, recently developed concepts describing modified power-law PSD and approximately self-affine stochastic fractals are used to account for issues of finite sample size and finite manufacturing resolution. The large- and small- bandwidth restrictions that these issues inherently impose are related to their effects on the properties of surfaces as characterized both mathematically and by visual observation. This development provides the groundwork for numerical generation of surfaces, using spectral methods, and their physical manufacture, using computer-aided manufacturing (CAM) techniques. Effects of the spectral method of numerical generation on the statistics of generated topography are detailed. A manufacturing technique using a computer numerically controlled (CNC) milling machine is discussed and topography-specific guidelines for accurate manufacture of rough surfaces are prescribed.     

The adjoint-based Two Oceans One Sea State Estimate(TOOSSE)

An eddy-resolving four-dimensional variational(adjoint) data assimilation and state estimate was constructed for the low-to mid-latitude Pacific, Indian Oceans, and South China Sea based on the framework of "Estimating the Circulation and Climate of the Oceans(ECCO)". It is named as the Two Oceans One Sea State Estimate(TOOSSE). It fits a model to a number of modern observations of 2015–2016,including the Argo fl oat temperature and salinity, satellite altimetric sea surface anomalies, by adjust...     

中国南海西部浮游植物对中尺度涡的响应

2011-09应用高效液相色谱分离技术并结合CHEMTAX软件研究了中国南海西部冷涡和暖涡区浮游植物的群落结构组成.结果表明,南海西部优势类群为定鞭金藻、聚球藻和原绿球藻.中尺度涡影响了总叶绿素a(Chl a)的垂直分布和浮游植物群落组成,暖涡使叶绿素最大层下移,但冷涡并未使叶绿素最大层上移;同时,暖涡区定鞭金藻贡献量减少,原绿球藻和聚球藻贡献量增加,而冷涡区硅藻贡献量增加,聚球藻贡献量减少.中尺度涡并未显著影响南海西部浮游植物优势类群的优势地位,但其对水柱积分生物量的影响不同,暖涡区总叶绿素a显著增加,而冷涡区总叶绿素a无显著变化.     

关于海域资源调查核算与海域有偿使用关系的思考

通过开展海域资源现状调查,摸清海域资源禀赋基本情况,进行海域资源资产核算,建立实物账户和价值账户,是海域分等定级和价格评估的基础,是健全自然资源资产产权制度、保障海域使用金应收尽收、实现海域国有资源性资产保值增值、履行国家海域资源资产所有者职责的必要条件。文章针对我国现有海域资源调查核算不能满足海域有偿使用管理需要的具体问题,提出3点建议,包括:开展海域空间资源调查,建立资源实物账户;开展资源价值评估,建立海域资源价值账户;构建海域资源资产-价值核算体系。     

The relationship between tidal current field and sediment transport in the Huanghai Sea and the Bohai Sea

-Based on a two-dimensional numerical M2 tidal model of the Huanghai and Bohai Seas, sediment transport of particles with different sizes in the computational area is given. It is concluded that tidal currents play an important role in sediment transport and deposition in the Huanghai and Bohai Seas.     

渤海海冰灾害和人类活动之间的关系

海冰灾害的产生不仅于海冰冰情严重程度,而且同人类活动及人类防范海冰的意识有关。通过归纳整理1950年以来渤海海冰冰情等级以及国家海洋局公报内的海冰灾害,并应用5年滑移平均,以反映中国"五年计划"的社会活动与海冰灾害之间的响应,定量分析海冰灾害发生率同海冰冰情等级的关系,发现工业活动的频繁程度同海冰灾害发生率成正比;人类重视程度同海冰灾害发生率成反比;海冰冰情等级与海冰灾害发生率成正比;当海冰冰情等级减轻时,海冰灾害发生率并不一定减少。因此在全球气候变暖的大环境下,针对目前渤海工业活动处于蓬勃发展阶段,加强海冰灾害的防范能力仍然必不可少。     

夏季黄海、东海鞭毛虫的丰度与悬浮颗粒物的关系

对2001年8月黄海中部和南部以及东海北部海洋鞭毛虫的丰度及其与悬浮颗粒物的数量关系进行了研究,发现调查区域内的鞭毛虫丰度为44~12 600个/cm3,它们在悬浮颗粒中所占的比例可达60%以上.悬浮颗粒物的粒径谱可以分为平缓型、驼峰型、浮游生物型和混合型.鞭毛虫丰度的变化与悬浮颗粒物的数量分布具有相似的变化趋势,整体上来说,两者数量的相关性显著,而不同的粒径谱类型中,两者的关系有不同的特点.对两者的数量关系进行了初步的探讨,并为今后海域生态调查中鞭毛虫丰度的快速估计提供一条新的途径.