Measurements of ocean wave and current field using dual polarized X-band radar

A new ocean wave and sea surface current monitoring system with horizontally-(HH) and vertically-(VV) polarized X-band radar was developed. Two experiments into the use of the radar system were carried out at two sites, respectively, for calibration process in Zhangzi Island of the Yellow Sea, and for validation in the Yellow Sea and South China Sea. Ocean wave parameters and sea surface current velocities were retrieved from the dual polarized radar image sequences based on an inverse method. The results obtained from dual-polarized radar data sets acquired in Zhangzi Island are compared with those from an ocean directional buoy. The results show that ocean wave parameters and sea surface current velocities retrieved from radar image sets are in a good agreement with those observed by the buoy. In particular, it has been found that the vertically-polarized radar is better than the horizontally-polarized radar in retrieving ocean wave parameters, especially in detecting the significant wave height below 1.0 m.     

Extraction of internal wave amplitude from nautical X-Band radar observations

One of the most important parameters for oceanic internal waves (IWs) is their amplitude. We have developed a method to retrieve the IW amplitude from nautical X-Band radar images based on the KdV equation for continuous stratified finite depth system. We have also tested the method of measuring the amplitude of IWs from X-Band radar backscatter image sequences acquired on June 2009 in the northeastern South China Sea. The method was applied in several radar images. Experiments show that the retrieval amplitudes are consistent with the in-situ observational amplitudes of IWs by using the towed thermistor chain and conductivity-temperature-depth (CTD) profile. The uncertainty of the method is also discussed.     

黄海水温垂直剖面的遥感反演与数值预报模型

基于黄海水温垂直剖面分层结构统计分析,建立了一个卫星遥感SST反演水温垂直剖面的参数化模式,以该模式反演数据作为一维数值预报模式的初值,同时用大气预报场资料作为预报模式的过程资料,发展了一个以卫星遥感资料作为主要输入量的黄海水温垂直剖面的数值预报模型.模型实现了利用卫星遥感资料反演预报黄海水温垂直剖面的目的,5 d时效的预报效果明显优于已往强温跃层数值预报模式.     

基于X 波段雷达获取东沙群岛附近内波的传播速度

根据2009年6月24日15时40分至25日16时40分“科学一号”考察船在东沙岛东北部陆架上K106站进行的长达25 h的X波段雷达、温度链、声学多普勒流速剖面仪(ADCP)同步观测数据,在该海域利用 Radon 变换技术获取了本次观测到的内孤立波的传播速度.利用该孤立波到达前30 min 的ADCP 流速值,计算得到内波传播方向上的背景流流速为0.04 m/s.最终得出该孤立波的传播速度为3.04 m/s,传播方向约为297°.基于同样的处理方法,求解了本航次中获取的南海东北部陆架处其他站点部分内波的波速信息.南海东北部陆架处内波,主要向西或西北方向传播.本研究对增进东沙群岛附近内孤立波传播特征的认识,具有重要意义.     

A new model to estimate significant wave heights with ERS-1/2 scatterometer data

A new model is proposed to estimate the significant wave heights with ERS-1/2 scatterometer data. The results show that the relationship between wave parameters and radar backscattering cross section is similar to that between wind and the radar backscattering cross section. Therefore, the relationship between significant wave height and the radar backscattering cross section is established with a neural network algorithm, which is, if the average wave period is ≤7s, the root mean square of significant wave...     

背景流和混合层深度对内波表面信号的影响

主要利用Lamb 模式进行了四个数值敏感实验, 研究了背景流、混合层深度对南海东北部内波表面信号强度的影响, 并用MASCG 指标(表层流梯度绝对值的最大值)进行了量化。研究结果表明: 同向背景流能增强内波表面流梯度, 逆向背景流则反之。混合层深度对内波表面信号影响很大, 深的混合层能弱化内波表面信号强度。内波表面信号的量化依赖于海洋环境条件和内波动力参数, 本实验结论将加深对内波遥感观测的理解。     

基于Radon 变换获取东沙群岛附近 三个内孤立波的传播速度

由于大振幅非线性内波对东沙群岛附近的海上石油平台具有很大的破坏性,已有多名学者对该海域的非线性内波的 传播波速进行了研究。主要根据2009 年6 月24 日15 时40 分至25 日16 时40 分“科学一号”考察船在东沙岛东北部陆架 上K106 站进行的长达25 h的X波段雷达、温度链、ADCP 同步观测数据,在该海域利用Radon 变换技术获取了本次观测到 的内孤立波的传播速度。利用孤立波到达前30 min的ADCP流速值,计算得到内波传播方向上的背景流大小为0.04 m/s。最终 得出6月24 日22时30 分时的内孤立波传播速度为3.04 m/s,传播方向约为297毅;6 月25 日8 时30 分的内孤立波传播速度 为2.73 m/s,传播方向约为289毅;6 月25 日12 时内孤立波的传播速度为2.59 m/s,传播方向约为283毅。第一个孤立波与后 两个孤立波,在振幅和速度大小上存在明显不同,其生成机制也可能不同。     

高频雷达OSMAR流速探测精度的对比验证

高频雷达探测海洋表面流与常规海流计测量海流是两种不同的测量方式。本文根据 2种观测方法所获取资料的不同特点 ,对引起 2种测量方法流速测量差异的主要误差进行了分析 ,并采用合适的方法对这些主要误差进行了量化估计。研究发现 ,2种测量方法取样的空间差异、时间差异以及仪器的观测误差等是构成高频雷达与常规海流计测量结果差异的主要因素。充分考虑这些因素对流速测量的影响能较大的提高高频雷达流速对比验证的精度     

南海北部内孤立波生成对黑潮响应的初步研究

为了研究南海北部黑潮入侵对内孤立波生成造成的影响,本研究在对合成孔径雷达图像处理分析的基础上,运用二维非静力模式,对南海北部内孤立波生成以及其对黑潮入侵的响应做了初步的模拟和分析。对4 a(2007~2010年)的合成孔径雷达(SAR)图像统计分析发现,内波出现频率呈现明显的季节变化。月平均数据表明,内波出现频率在5月到8月期间较高并在6月达到峰值,占全年总数的29%;而在11月到次年的2月份期间出现频率较低并在12月和1月达到最低,各占全年的0.5%。通过二维、非静力近似数值模拟研究发现:黑潮入侵引起的平流对吕宋海峡区域内孤立波的激发产生具有明显的影响。具体表现为,黑潮入侵引起的的西向平均流拉伸了内孤立波波形并加强内孤立波的能量的频散,使得大振幅内孤立波演变成多个分散的波动,波长变长、振幅变小。敏感性实验通过替换夏季温盐场为冬季温盐场,对模拟结果并无实质上的影响,表明冬夏季温盐场的差异并非是SAR观测内波出现频率呈季节变化的重要因素。