中国北海区高频地波雷达探测涌浪参数的研究

The important role of swell in oceanic processes and its improvement on numerical wave modeling is attracting increasing attention. However, the lack of sufficient long-term continuous high-resolution measurements is usually the primary obstruct to further research. High-frequency ground-wave radar (HFR) can be an efficient supplement to traditional and remote sensed observations. There is limited research carried out on ocean wave inversion in our country. This project uses HFR sea echo Doppler spectra collected in the north China sea, designs proper quality control processes, and inverses a large number measurements of swell frequency, significant waveheight and direction. Buoy, WAVEWATCH III wave model and satellite data will be employed to evaluate the accuracy of inverted results. Based on the big amount of observations, this project attempts to propose an improved inversion model, and statistically investigates the influence of topogography and current on swell.

涌浪在海洋过程中所起到的重要作用及其对现有数值模式的优化效果正引起科学界越来越多的关注。然而缺少足够数量的长期连续的高分辨率海表面实测数据，往往是妨碍研究深入的首要困难。高频地波雷达（HFR）手段可以对传统观测方式和卫星观测方式形成有效补充。我国在HFR应用方面对波浪反演的研究仍非常少。本课题利用我国北海区的HFR回波多普勒谱，设计有针对性的质量控制方案，反演计算得到大数据量的涌浪的频率、有效波高和波向观测结果，并使用浮标、WAVEWATCH III海浪数值模式以及卫星数据对反演结果进行精度评估。基于大数据量的观测，探讨我国弱涌浪海区反演模型的改进方法，并统计分析涌浪在近海受地形及海流要素的影响情况。

近海海洋环境包含众多复杂过程，然而缺少足够的大面积高分辨率的实测数据往往是制约近海海洋研究开展的首要问题。高频雷达利用遥感方式可以准实时获取大面积连续的海表面信息，因而对高频雷达资料反演的研究具有重要意义。我国在HFR应用方面对波浪反演的研究仍非常少。本研究基于大量的实测数据样本，从理论分析和数据观察统计两方面出发，提出了一系列回波信号处理和质量控制的方法。涌浪参数的反演使用的是一小时平均的回波谱。在海洋参数的计算过程中，本研究建立了一套计算资源占用较低而效率较高的自动化程序对雷达回波谱进行批量处理和计算。根据数据特点，本文进一步增加了海流的数值同化研究，为服务海洋预报做出了先行实验。