【摘要】： 風(fēng)浪譜模型被廣泛應(yīng)用于海洋研究的諸多領(lǐng)域,例如海-氣相互作用、上層海洋動(dòng)力學(xué)、海浪預(yù)報(bào)、海洋微波遙感和海洋工程等。在風(fēng)浪出現(xiàn)的一個(gè)很寬的頻率范圍,風(fēng)浪譜可被分為大尺度的長(zhǎng)波風(fēng)浪譜(重力波)以及小尺度的短波譜(毛細(xì)重力波譜)。在高度計(jì)、微波散射計(jì)和微波輻射計(jì)的遙感機(jī)理研究中,全波數(shù)范圍內(nèi)的風(fēng)浪譜模型扮演了不可缺少的角色。本文給出了一種新的全波數(shù)范圍內(nèi)的風(fēng)浪譜模型,并將其應(yīng)用到高度計(jì)風(fēng)速反演中去,取得了較好的效果。 Liu等(2003)提出的深水風(fēng)浪譜模型包括“風(fēng)速”、“逆波齡”和“逆譜寬度”三個(gè)參數(shù)。依據(jù)該模型以及海上和實(shí)驗(yàn)實(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù),本文作者發(fā)現(xiàn)了海上和實(shí)驗(yàn)室條件下,風(fēng)速、逆波齡(反映波浪成長(zhǎng)狀態(tài))和逆譜寬度三參數(shù)之間分別存在著統(tǒng)計(jì)關(guān)系。三參數(shù)統(tǒng)計(jì)關(guān)系式表明,影響風(fēng)浪能量分布的“逆譜寬度”不是一個(gè)獨(dú)立參數(shù),它是由風(fēng)速和逆波齡這兩個(gè)最基本參數(shù)確定的。這樣,三參數(shù)統(tǒng)計(jì)關(guān)系式連同Liu等(2003)的公式構(gòu)成了一個(gè)新的風(fēng)浪譜模型。在這個(gè)新模型中,逆波齡和風(fēng)速兩個(gè)基本參數(shù)確定了風(fēng)浪譜的總能量水平、風(fēng)浪譜的最大能量位置(表現(xiàn)為譜峰位置)和風(fēng)浪能量分布的寬窄特征(表現(xiàn)為峰右側(cè)高頻波段譜的陡度)。 本文研究同時(shí)表明,依據(jù)實(shí)驗(yàn)室水槽數(shù)據(jù)獲得的三參數(shù)統(tǒng)計(jì)關(guān)系式不同于依據(jù)海上現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)獲得的三參數(shù)統(tǒng)計(jì)關(guān)系式,在相同的風(fēng)速和波齡條件下,實(shí)驗(yàn)室風(fēng)浪譜的陡度不同于海上風(fēng)浪譜的陡度,這也是海上風(fēng)浪譜與實(shí)驗(yàn)室風(fēng)浪譜的根本區(qū)別。 比較證實(shí),由于考慮了波齡因子的影響,Liu等(2003)提出的風(fēng)浪譜模型連同三參數(shù)統(tǒng)計(jì)關(guān)系式組成的新模型能夠很好地符合不同成長(zhǎng)狀態(tài)下的海上觀測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室水槽測(cè)量數(shù)據(jù)。根據(jù)新的風(fēng)浪譜模型計(jì)算得到的譜寬度與烏克蘭國(guó)家科學(xué)院獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)非常符合。此外,新的風(fēng)浪譜模型能夠很好地模擬美國(guó)海軍實(shí)驗(yàn)室使用微波雷達(dá)獲得的波面高度譜現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)和其它現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)。新的風(fēng)浪譜模型不但有益于全面理解風(fēng)速和逆波齡對(duì)風(fēng)浪能量分布的影響,而且對(duì)于海洋微波遙感研究特別是判斷海洋環(huán)境要素反演的不確定性具有重要意義。 依據(jù)粗糙海面電磁波鏡面散射理論,將根據(jù)全波數(shù)范圍內(nèi)的譜模型計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)化雷達(dá)后向散射截面與TOPEX/Poseidon(T/P)高度計(jì)測(cè)得的雷達(dá)后向散射截面(Ku波段)進(jìn)行比較,可以反演高度計(jì)風(fēng)速。將反演獲得的高度計(jì)風(fēng)速與同步的浮標(biāo)風(fēng)速進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn),在所選浮標(biāo)附近海域,波齡因子對(duì)高度計(jì)風(fēng)速反演存在較大影響。與目前T/P高度計(jì)風(fēng)速反演業(yè)務(wù)化算法相比,考慮波齡因子影響后,根據(jù)譜模型反演獲得的風(fēng)速與浮標(biāo)風(fēng)速之間均方根誤差和平均偏差更小。與20個(gè)浮標(biāo)測(cè)量結(jié)果相比,根據(jù)新風(fēng)浪譜模型反演獲得的風(fēng)速與浮標(biāo)風(fēng)速之間的均方根誤差較目前高度計(jì)業(yè)務(wù)化算法減小了11%,偏差減小了21%。 以墨西哥灣同步高度計(jì)、浮標(biāo)資料為例,定量研究了海浪成長(zhǎng)狀態(tài)對(duì)高度計(jì)風(fēng)速反演的影響。同步的高度計(jì)風(fēng)速和浮標(biāo)風(fēng)速比較顯示,在墨西哥灣地區(qū),海浪成長(zhǎng)狀態(tài)對(duì)高度計(jì)風(fēng)速反演有較大影響。在考慮海浪成長(zhǎng)狀態(tài)影響的條件下,利用譜模型反演高度計(jì)風(fēng)速,取得了較好的效果。由于波齡因子可以根據(jù)高度計(jì)測(cè)得有效波高以及業(yè)務(wù)化算法獲得的風(fēng)速得到,因此根據(jù)新風(fēng)浪譜模型反演獲得的風(fēng)速具有廣泛的適用性。
【圖文】：

達(dá)圖像并處理成圖像譜數(shù)據(jù)產(chǎn)品，它的主要應(yīng)用是提高海浪預(yù)報(bào)能力，波模式的產(chǎn)品是粗網(wǎng)格的圖像譜，這種圖像譜幾乎是即時(shí)的傳到氣象中心，對(duì)其進(jìn)行模式同化，以期獲得更準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)結(jié)果。加拿大航天局于1995 年底成功發(fā)射了加拿大的SAR衛(wèi)星（Radarsat-1），1996年4月正式工作。與SAR衛(wèi)星不同，它首先采用了可變視角的ScanSAR工作模式，可以獲得較短的重復(fù)觀測(cè)周期，，它每天可以覆蓋北極區(qū)一次，幾乎可以覆蓋整個(gè)加拿大，每隔三天覆蓋一次美國(guó)和北緯地區(qū)，全球覆蓋一次不超過五天。它的高分辨率模式可以達(dá)到的空間分辨率是9m*8m，如此小的重復(fù)觀測(cè)周期和如此高的分辨率使Radarsat-1產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于海冰測(cè)繪、地質(zhì)、地形、農(nóng)業(yè)、水文、沿海地圖的繪制等。應(yīng)用Radarsat-1對(duì)海浪的研究主要集中在沿岸區(qū)域的海浪以及臺(tái)風(fēng)對(duì)海浪的影響在SAR 影像上的體現(xiàn)。圖1.1顯示了RADARSAT衛(wèi)星上攜帶的合成孔徑雷達(dá)SAR對(duì)地面不同的掃描方式。

題中得到廣泛的應(yīng)用。圖2.1 P-M譜與Neumann譜的比較（摘自文圣常和余宙文，1984）圖2.1顯示了 1510U =m/s情形下P-M譜與Neumann譜的比較，其中實(shí)線表示P-M
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：P731.22

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 韓延磊;SAR和CALIPSO數(shù)據(jù)反演海面風(fēng)速[D];中國(guó)海洋大學(xué);2010年

2 房希睿;艦載捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)平臺(tái)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

3 呂金庫(kù);海浪對(duì)有限深海水磁場(chǎng)影響的研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2625691