高频无线电海洋回波微多普勒效应的发现及其机理研究

In the study of improving the accuracy of high-frequency ground-wave radar ocean current exploration, we accidentally discovered that Prague's resonant wave frequency is not fixed. The existing theory holds that once the radar operating frequency is set, the wave depth (which is half the wavelength of the wave) that can resonate with the radar waves on the sea is determined, and the phase velocity of the wavelength wave is determined to be fixed under the assumption of linearity The same, then the resulting Doppler shift f_B is fixed. We analyze a large number of observational data, and eliminate the micro-Doppler frequency deviation between the actual f_B and the theoretical f_B. The frequency deviation shows a regular change with time and space. The preliminary analysis shows that there is a correlation with the variation and distribution of sea surface dynamic parameters, and the response speed of the sea surface dynamic process is fast, and the accuracy of the detection of the ocean after the frequency offset is further improved. The aim of this project is to study the long-term spatial variation and distribution characteristics of the phenomenon, and to show the mechanism of the frequency offset. At the same time, it can bring development potential which will open up a new direction of high-frequency radio oceanographic research and application.

在提高高频地波雷达海流探测准确性研究中，我们意外发现了布拉格谐振海浪频率并不固定的现象。现有理论认为，一旦设定了雷达工作频率，海面上能与雷达电波产生布拉格谐振的海浪波长（为电波波长的一半）就确定了，而确定波长海浪的相速度在线性假设前提下是固定不变的，那么其产生的多普勒频移f_B就是固定的。我们分析了大量观测数据，消除海流影响后得到的实际f_Br与理论f_B之间存在微多普勒频偏，该频偏呈现出随时间和空间的规律性变化。初步分析表明其与海面动力学参数的变化和分布存在关联，并且对海面动力过程的响应速度快，考虑该频偏后海流的探测准确性得到进一步提高。本项目旨在对该现象展开长时间空间/时间变化和分布特性研究，掲示该频偏的产生机理，在完善和提升超视距雷达海洋动力要素探测能力的同时，具备开拓出高频无线电海洋学研究和应用新方向的发展潜力。

在提高高频地波雷达海流探测准确性研究中，我们意外发现了布拉格谐振海浪频率并不固定的现象。现有理论认为，一旦设定了雷达工作频率，Bragg谐振海浪产生的多普勒频移f_B就是固定的。我们分析了大量观测数据，消除海流影响后得到的实际fBr与理论fB之间存在微多普勒频偏，该频偏呈现出随时间和空间的规律性变化。.本项目进一步研究了空间位置对fBr的变化特征的影响，发现了涨潮、落潮、顺风、逆风四种不同条件下fBr与径向流速之间的存在不同的变化规律，具体表现为：涨潮时顺风域fBr与径向流速同相变化，逆风区域fBr与径向流速反相变化，退潮时二者关系刚好相反，且径向流流速为零时fBr接近于最理论于理论值。分析了风速大小对fBr的影响，发现在高风速时（风速大于9m/s）fBr与风速之间存在较好的相关性。在国际上首次提出正负Bragg频率存在偏差的理论解释：海浪方向分布受到表面流垂直切变的调制，导致正负Bragg海浪感应不同深度的海流，导致幅度越大的浪感应的海流越深越小，该观点在国际学术交流中受到同行的认可。.该项目研究了微多普频偏的产生机理，考虑微多普勒频偏影响能突破目前地波雷达流速7~15cm/s的精度限制，实现更高精度流速探测，正负Bragg海浪感应不同深度流速为海洋表面流速切变提供新的探测途径，同时为海面风速反演提供了新的研究思路，拓出高频无线电海洋学研究和应用新方向。