小入射角雷达海浪和风速遥感方法基础研究

海面风场和海浪信息在海洋学、气象学和海洋工程的各个领域具有广泛应用，从船舶设计到海洋开发与航海安全，从气象预报到天气和海流系统的长周期变化，以及气候变化等都需要有海上风、浪资料。目前卫星海面风和浪遥感方法较多，如卫星散射计和合成孔径雷达，但对于小入射角雷达遥感海面风和浪的研究却还非常少。本项目将研究不同海况下海面过程对电磁波回波的影响，建立小入射角情况下的海面微波散射特性模式，并对不同风速和海况情况下雷达散射截面进行数值模拟研究；通过已建立的散射模型和海面散射特征随海况、风速的经验关系，建立小入射角主动微波雷达定量反演海面风速、波陡、海浪均方斜率和周期的遥感反演方法；实现小入射角下微波遥感海面风、浪参数的反演，使风速精度达到1.5米/秒，周期精度达到0.8s，均方斜率和波陡精度达到0.005。另外，利用其反演结果进一步获得海面风应力、海气界面气体交换系数等参数。

海面风场和海浪信息在海洋学、气象学和海洋工程的各个领域具有广泛应用，从船舶设计到海洋开发与航海安全，从气象预报到天气和海流系统的长周期变化，以及气候变化等都需要有海上风、浪资料。目前卫星海面风和浪遥感方法较多，如卫星散射计和合成孔径雷达，但对于小入射角雷达遥感海面风和浪的研究却还非常少。本项目研究了不同海况下海面过程对电磁波回波的影响，建立了小入射角情况下的海面微波散射特性模式，并对不同风速和海况情况下雷达散射截面进行数值模拟研究；通过已建立的散射模型和海面散射特征随海况、风速的经验关系，建立了小入射角主动微波雷达定量反演海面风速、波陡、海浪均方斜率和周期的遥感反演方法；实现了小入射角下微波遥感海面风、浪参数的反演，使风速精度达到1.5米/秒，周期精度达到0.8s，均方斜率和波陡精度达到0.005；导出了带有偏度系数的卫星高度计二阶理论回波模型，并确定了4参数最大似然方法（MLE4_SVD，波形重跟踪之前进行滤波）对HY-2A 高度计重跟踪更适合反演有效波高；最后，建立了两种卫星高度计资料反演海气界面气体交换速度的新方法。