Evaluation of Vector Winds Observed by NSCAT in the Seas around Japan

In order to validate wind vectors derived from the NASA Scatterometer (NSCAT), two NSCAT wind products of different spatial resolutions are compared with observations by buoys and research vessels in the seas around Japan. In general, the NSCAT winds agree well with the wind data from the buoys and vessels. It is shown that the root-mean-square (rms) difference between NSCAT-derived wind speeds and the buoy observations is 1.7 ms^–1, which satisfies the mission requirement of accuracy, 2 ms^–1. However, the rms difference of wind directions is slightly larger than the mission requirement, 20°. This result does not agree with those of previous studies on validation of the NSCAT-derived wind vectors using buoy observations, and is considered to be due to differences in the buoy observation systems. It is also shown that there are no significant systematic trends of the NSCAT wind speed and direction depending on the wind speed and incidence angle. Comparison with ship winds shows that the NSCAT wind speeds are lower than those observed by the research vessels by about 0.7 ms^–1 and this bias is twice as large for data observed by moving ships than by stationary ships. This result suggests that the ship winds may be influenced by errors caused by ship's motion, such as pitching and rolling.     

广义高斯模型阈值的南极冰盖冻融探测

在微波散射计的简单冰盖融化物理模型的基础上, 提出了不依赖于实地观测数据的自动阈值分割的南极冰盖冻融探测的新算法, 即利用广义高斯模型对通过微波散射计简单冰盖融化物理模型变换得到的数据做直方图统计, 得到干湿雪划分的最优阈值, 从而得到干湿雪的冻融分布图. 这种算法不但解决了物理模型算法需依赖实测冰盖融化信息才能进行冰盖冻融探测的问题, 而且能自动选择较多的样本, 提高了冰盖冻融探测的计算效率、 实用性和可操作性. 算法也能被应用到其他地区, 为全球的冰盖冻融探测提供了方法学的支持和补充.     

一种改进的扇形波束旋转扫描散射计海面风矢量反演算法

扇形波束旋转扫描散射计（RFSCAT）是约十年前才被提出来的一种新型星载微波散射计。与其它旋转扫描散射计类似,其星下点附近区域和刈幅边缘区域的风场反演误差相对较大。在本文设定的参数条件下,RFSCAT散射计刈幅边缘区域的风向反演精度相对于轨道中间区域降低了约9°。针对这一问题,本文为RFSCAT散射计提出了一种改进的风矢量反演算法。新算法的主要特征是,根据风向反演偏差直方图,在整个刈幅区域内,对模糊解风向取值区间进行自适应扩展,以获取并保留更多可能风向解。利用模拟的100条轨道的L2A数据,对新算法进行反演验证。实验结果证明,新算法能够有效改善RFSCAT散射计星下点附近区域和轨道刈幅边缘区域的风向反演精度。星下点和刈幅边缘上的风矢量单元的风向反演精度相对于标准的MLE算法分别提高了1.6°和9°。     

我国首次微波散射计机载试验数据分析

微波散射计是目前能有效获得全球海面风场的唯一遥感手段,我国也开展了这方面的研究工作,1999年,我国自行研制的微波散射计原型样机做了首次机载飞行试验。文中介绍了此次试验的基本情况,对试验数据进行了分析并和常规观测资料进行了比对。通过分析和比对,我们得出结论,这台仪器测量海面风向性能是十分出色的,我们提取海面风的算法也是高性能的。但是,由于仪器测量的归一化后向散射系数未作绝对定标,因此,尚不能获得海面风速。     

基于HY-2B散射计的热带气旋定位定强研究

热带气旋灾害是最严重的自然灾害之一,其影响程度主要取决于气旋的中心位置和强度。提高热带气旋中心位置及强度监测水平对于改进热带气旋分析预报精度、减少热带气旋的灾害影响具有重要意义。本文以HY-2B散射计为例,分析了散射计风场散度和旋度的分布特征,发现气旋中心附近风场的散度或旋度具有显著的分布规律,由此提出了一种新的气旋中心定位方法,并与传统的直接定位法进行比较研究。在此基础上,进一步提出了热带气旋风圈大小估计的方法,用于评估气旋的强度。最后,利用台风“范斯高”和“博罗依”的遥感数据对文中的方法进行验证,结果表明,使用新方法定位的气旋中心位置与最佳路径之间的差异小于20 km,散射计17 m/s风圈大小的变化一定程度上反映了气旋的发展规律。     

机载多普勒散射计海风海流联合反演研究

多普勒散射计能够获取海面后向散射系数和多普勒频移,从而实现海面风场和海表流场的同步观测。本文基于机载多普勒散射计的观测数据,对多普勒散射计海面风场和海表流场联合反演模型进行研究,并与风场流场独立反演结果进行对比。结果表明,联合反演的流场精度显著优于独立反演结果;然而以欧洲中期天气预报中心的海面风场为参考时,联合反演风场的精度略低于独立反演结果。这说明多普勒频移信息对海面风场反演的贡献不太显著,但雷达后向散射系数信息（即风场）对流场反演有积极的作用,通过联合反演算法能够更有效地消除海面风场对流场反演的影响。研究结果有助于进一步理解海面风场和海表流场反演时的相互影响,并为星载多普勒散射计的数据处理提供了参考。