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.     

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。     

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。     

海面风速微波散射测量与分析

为了深入研究海面风的微波散射特性 ,利用海洋石油平台和飞机作为仪器的工作平台 ,对海面微波散射特性进行了测量 ,并应用统计分析方法 ,对测量数据作处理分析。结果表明 ,海面微波后向散射系数 (σ°)值与海面风速成线性关系 ,随风速增大而增大。同时 ,σ°值与夹角及散射计天线入射角、极化方式有关。结合对海面微波散射算法中 Phillips模式的分析比较 ,得到 Phillips模式的计算值与实测值变化趋势一致的结果     

不同风区海面雷达后向散射的极化特征对比分析

通过对海南省南保港附近海面ＳＩＲ－Ｃ／Ｘ－ＳＡＲ全极化数据的定量研究,对比研究了该海面不同风区海面的全极化信息特征,定量分析了海面散射的极化信息和极化状态的空间结构情况：用散射矩阵的迹解释了不同海区的散射强度对应关系：对比海面散射极化响应可以确定不同成长类型的粗糙海面类型;用极化响应图的对称特点界定“长尺度”和“短尺度”海面;建立全极化海面散射模型。讨论了海面电磁散射的贡献与雷达系统参数之间的定量     

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...     

基于二维激光观测的溢油及其乳化过程散射模式研究进展

合成孔径雷达(SAR)以其高分辨率、能不受雨云影响实施全天时全天候全方位监测,在海面溢油灾害应急监测过程中发挥着越来越重要的作用。溢油是因为海面油膜抑制了毛细波和重力波,在SAR图像上呈暗斑而被识别。然而,海面溢油的乳化过程直接影响SAR对海面溢油后向散射截面的观测精度。本研究以物理海洋学和激光原理以及海面电磁散射理论为基础,通过实验利用激光扫描仪观测海面溢油粗糙度,分别与溢油特征参数、后向散射系数建立对应关系;耦合海面溢油参数与后向散射截面的关系,利用电磁散射数值建模方法,建立海面溢油散射模型,研究海面溢油乳化过程对微波后向散射截面的影响。本项目的研究将为SAR监测海面溢油量、溢油厚度及油品分布格局提供了可能;将进一步揭示海面溢油的散射机制,提高SAR海面监测溢油的精度和能力。     

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。     

星载海洋高度计海面回波信号的统计特性分析

论文首先从理论上简要阐述了星载海洋高度计海面回波的散射机理和回波信号后向散射模型;其后,利用Matlab数学工具,通过对我国＂神州四号＂飞船下传的大量高度计观测数据进行IQ采样数据提取、数据处理以及统计分析,进行了星载海洋高度计海面回波信号的统计特性分析与研究.     

中法海洋卫星散射计近海岸海面风场反演研究

中法海洋卫星散射计(CSCAT)使用扇形波束旋转扫描体制,能够以多角度测量同一海面的雷达后向散射系数,并具有空间分辨率较高的特点。这为近海岸海面风场反演提供了新的机遇。本文介绍了CSCAT近海岸海面风场处理的主要流程和关键技术。特别地,在风场反演之前,利用一种矩形窗算术平均的方法将L1B级的高分辨率条带数据组合平均到相应的风矢量单元中,从而实现近海岸风场反演的快速预处理。通过对比CSCAT、欧洲先进散射计(ASCAT)以及美国QuikSCAT的近海岸风场,发现CSCAT风场的质量在离岸40 km以外区域具有良好的一致性,而在离岸40 km以内显著恶化。分析表明,CSCAT近海岸区域风场统计特征恶化的原因可能是由潜在的海冰污染引起的。总体而言,CSCAT的近海岸风场与模式背景风场和浮标风场都具有良好的一致性。     

A method for remote detection of oil spills using laser-excited Raman backscattering and backscattered fluorescence

A laser method for the remote detection of oil present as a pollutant in the sea water using Raman backscattering and backscattered fluorescence is discussed. The scattering spectra of oils obtained by using a laser Raman spectrometer that employs a CW Ar laser are described. The backscattering spectra of oils obtained by a laser radar technique in the laboratory and the field are also described. Furthermore, theoretical performance of a laser radar with a CW laser or a pulsed laser for the detection of Raman backscattering of kerosene is discussed.     

Monitoring regional sea ice of the Bohai Sea by SSM/I scattering index

ＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇｒｅｇｉｏｎａｌｓｅａｉｃｅｏｆｔｈｅＢｏｈａｉＳｅａｂｙＳＳＭ／ＩｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｉｎｄｅｘＪｉｎＹａｑｉｕ（ＲｅｃｅｉｖｅｄＪａｎｕａｒｙ６,１９９７;ａｃｃｅｐｔｅｄＭａｒｃｈ３０,１９９７）Ａｂｓｔｒａｃｔ──ＳＳＭ／...     

Monitoring regional sea ice of the Bohai Sea by SSM/I scattering index

SSM/I data on the Bohai Sea of China from 1994 to 1996 have been studied.The sea ice algorithms of calibration/validation such as the brightness temperature index [AES/YORK TBI (Hollinger et al.,1992)] and ocean scattering index [OSI (Ferraro et al.,1996, The Bulletin of the American Meteorological Society, 77(5), 891-905)] are not applicable to the detection of regional sea ice of mid-latitude Bohai area.This paper presents a method of the scatfeting index SI and polarization index PI to identify regional Bohai Sea ice.Numerical results of vector radiative transfer for a model of a layer of sea ice over ocean simulate the relationship between SI/PI and sea ice depth, and others.It is employed to categorize the SI/PI indexes for the detection of sea ice.     

南海北部声散射季节变化

声散射是重要的声学现象,海洋水体产生的高频声散射信号既可用于开展多种目的的声学海洋学研究,也可能对水下声学设备产生干扰,而海洋水体背景声散射具有显著的时空变异特征,因此针对特定海区开展声散射时变观测具有重要意义。本文利用在南海北部布放的锚系系统所搭载的声学多普勒流速剖面仪,获取了覆盖4个季节的累计约80 d的声散射数据,数据包括75 kHz和300 kHz两个频段,观测水深几乎覆盖了从海面到约600 m水深的整个水体。结果表明,水体在垂向上分布着上散射层和深散射层2个主要散射层。上散射层分布深度在冬夏较浅,位于约100 m以浅,在春秋较深,位于约200 m以浅;深散射层分布深度同样为冬季最浅,位于约300 m以深,但夏季则最深,位于约400 m以深。因此,两散射层的距离在夏季最远,在春秋最近。2个散射层的声散射强度（Sv）同样具有明显的季节变化,上散射层散射强度夏秋较强而春冬较弱,深散射层则正好相反。     

基于极化散射特征的极化合成孔径雷达海冰分类方法研究:以渤海海冰分类为例

海冰监视监测的关键是提取海冰类型,准确提取海冰类型对于评估海冰冰情、保证航海及海洋作业安全具有重要的意义。利全极化合成孔径雷达影像(SAR)的优势,提取海冰的极化散射特征;在此基础上结合二叉树分类思想,开展极化SAR海冰类型的分类算法研究,提高SAR海冰分类精度;与传统的海冰分类方法相比较,验证了本方法的有效性。     

渤海海冰微波散射特性研究

Microwave remote sensing has become the primary means for sea-ice research, and has been supported by a great deal of field experiments and theoretical studies regarding sea-ice microwave scattering. However, these studies have been barely carried in the Bohai Sea. The sea-ice microwave scattering mechanism was first developed for the thin sea ice with slight roughness in the Bohai Sea in the winter of 2012, and included the backscattering coefficients which were measured on the different conditions of three bands(L, C and X), two polarizations(HH and VV), and incident angles of 20° to 60°, using a ground-based scatterometer and the synchronous physical parameters of the sea-ice temperature, density, thickness, salinity, and so on. The theoretical model of the sea-ice electromagnetic scattering is obtained based on these physical parameters. The research regarding the sea-ice microwave scattering mechanism is carried out through two means, which includes the comparison between the field microwave scattering data and the simulation results of the theoretical model, as well as the feature analysis of the four components of the sea-ice electromagnetic scattering. It is revealed that the sea-ice microwave scattering data and the theoretical simulation results vary in the same trend with the incident angles. Also, there is a visible variant in the sensitivity of every component to the different bands.For example, the C and X bands are sensitive to the top surface, the X band is sensitive to the scatterers, and the L and C bands are sensitive to the bottom surface, and so on. It is suggested that the features of the sea-ice surfaces and scatterers can be retrieved by the further research in the future. This experiment can provide an experimental and theoretical foundation for research regarding the sea-ice microwave scattering characteristics in the Bohai Sea.     

High resolution polarimetric radar scattering measurements of lowgrazing angle sea clutter

This paper presents fully polarimetric radar scattering measurements of low grazing angle sea clutter. The measurements were obtained at a three degree grazing angle using a high range resolution (1.5 m) X-Band polarimetric radar operated from a shore site overlooking the Chesapeake Bay. The radar employs pulse-to-pulse switching between orthogonal transmitted polarizations and simultaneously measures two orthogonally polarized components of the backscattered wave to obtain full polarimetric information about the scattering process. The complete Stokes matrix, computed by averaging successive realizations of the polarization scattering matrix, is used to obtain polarization signatures and to determine the polarization dependence of the clutter. Sea spike echoes are shown to be weakly polarized and to exhibit polarization signatures indicative of multiple independent scattering mechanisms. Clutter echoes in the absence of sea spikes are shown to be highly polarized and to exhibit polarization signatures indicative of a single dominant scattering mechanism