海面微波散射场时间序列相位差特征与频谱特性研究

海面微波散射场时间序列幅值与相位差的联合统计分布特征及散射回波频谱特性不但能体现散射场强度信息而且还直接反映了海浪的运动特征，这使其在海面风、浪、流等的遥感监测中具有广泛应用前景，从而该课题研究不仅具有理论意义而且还具有一定的应用价值。.本课题基于海面电磁散射近似方法及数值方法并结合特征函数法研究动态海面散射回波时间序列幅值与相位差的联合统计分布特征，着重分析去相关效应、海面油膜、海面风场及波浪调制等因素对该统计分布特征的影响；在此基础上，将不同电磁散射方法与海面质元轨道速度分布特征相结合，研究不同入射角区域后向散射回波的频谱特性，通过分析驻相散射点速度分布特征、镜向散射和Bragg散射对总场的贡献率、大尺度波浪调制、海面油膜及遮蔽效应等因素的影响，给出适用于不同入射角区域并考虑了海面油膜影响的回波频谱理论模型；在不同海况条件下，通过与微波散射计实测数据相比较，验证所得频谱模型的有效性。

海面微波散射场时间序列幅值与相位差的联合统计分布特征及散射回波频谱特性不但能体现散射场强度信息而且还直接反映了海浪的运动特征，这使其在海面风、浪、流等的遥感监测中具有广泛应用前景，从而该课题研究不仅具有理论意义而且还具有一定的应用价值。. 本课题首先基于电磁散射近似方法开展了海面电磁散射特性研究。结合油膜衰减模型和电磁散射双尺度理论研究了一定厚度油膜覆盖海面的回波散射特性，建立了油膜对海浪的抑制模型，并在此基础上，求解了油膜覆盖海面的微波后向散射系数。基于莫宁相似性理论深入讨论了一定风区条件下，海洋-大气不稳定性对海面中性风速和海浪谱的影响，分析了海面和大气温差对不同波段微波散射回波特性的影响。研究表明非稳定海洋-大气条件下，该温差对后向散射系数的影响非常显著，然而随着风速的增大，该影响有所减弱。在以上研究的基础上，项目组成员应用随机信号特征函数法研究散射回波时间序列幅值与相位差的联合统计分布特征，并建立了相位差的统计分布模型；进一步建立了适用于不同入射角区域海面微波后向散射回波的频谱模型，研究过程中考虑到不同入射角区域的散射机制的异同，分析了驻相散射点速度分布特征、镜向散射和Bragg散射对总场的贡献率、大尺度波浪调制及遮蔽效应等因素的影响；并建立了油膜海面散射回波频谱理论模型，发现海面散射回波频移和谱宽主要由大尺度波浪决定，油膜海面与清洁海面的差别不大，油膜海面和清洁海面散射回波谱宽的差别更小。在不同海况条件下，本项目建立的理论模型结果与实测数据相比较，验证了所得频谱模型的有效性。. 本项目已按照研究计划开展研究，达到了项目的预期研究目标。在本项目开展研究的三年期间，基于项目研究内容和所得结果在IEEE Transaction on Geoscience and Remote Sensing, Progress in electromagnetics research B, Journal of Applied Remote sensing, Acta Oceanologica Sinica等国内外知名学术期刊上和会议上发表/接收科研论文9篇，其中SCI收录(源刊)5篇，EI收录1篇。另外，基于该项目培养了青年教师2名，硕士研究生3名。