強(qiáng)降雨對(duì)合成孔徑雷達(dá)風(fēng)速反演的影響.pdf

1、臺(tái)風(fēng)，作為一種劇烈的天氣現(xiàn)象，常伴隨大范圍的強(qiáng)降雨，給海洋活動(dòng)以及海岸帶人們的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)很大的損失，因此監(jiān)測(cè)臺(tái)風(fēng)、評(píng)估臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度及準(zhǔn)確預(yù)測(cè)臺(tái)風(fēng)路徑是現(xiàn)階段重要的研究方向之一。合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar，SAR)因其高分辨率、不受天氣條件影響、觀測(cè)范圍廣等優(yōu)勢(shì)，在臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)，風(fēng)場(chǎng)反演中發(fā)揮著重要的作用。但臺(tái)風(fēng)伴隨的強(qiáng)降雨使雷達(dá)所接收的信號(hào)產(chǎn)生變化，因此影響了風(fēng)場(chǎng)反演的精度。本文主要探究風(fēng)場(chǎng)反演的常用方法，

2、并定性及定量研究降雨對(duì)SAR風(fēng)場(chǎng)反演精度的影響。
　　SAR風(fēng)速反演常采用地球物理模式函數(shù)(Geophysical Model Function，GMF)，本文首先利用再分析資料風(fēng)向數(shù)據(jù)，包括美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心(National Centers for Environmental Prediction，NCEP)再分析風(fēng)場(chǎng)資料以及歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心(The European Center for Medium-Range We

3、ather Forecasts，ECMWF)風(fēng)場(chǎng)資料對(duì)六幅SAR臺(tái)風(fēng)圖像進(jìn)行了風(fēng)向的校正，然后利用CMOD5模式反演了風(fēng)速，用到的SAR數(shù)據(jù)包括RADARSAT-2SAR以及ENVISAT ASAR。
　　受到降雨的影響，SAR風(fēng)場(chǎng)的反演精度會(huì)有所下降，其影響主要包括三個(gè)方面:降雨在大氣中產(chǎn)生的衰減作用，雨滴的體散射效應(yīng)以及雨滴落入海面后對(duì)海表面波的阻尼或擾動(dòng)作用，本文對(duì)三個(gè)因素進(jìn)行了定性研究，發(fā)現(xiàn)信號(hào)衰減隨降雨強(qiáng)度和入射角的增大

4、而增加，后向體散射隨降雨強(qiáng)度的增大而增加，隨入射角的增大而減小，且雨滴對(duì)海表面波作用的影響較前兩者更加明顯。
　　由于雨滴落入海面后與海表面波的相互作用十分復(fù)雜，為了更直觀且有效的研究這一影響，本文利用多組同步數(shù)據(jù)，定量研究了降雨對(duì)雷達(dá)信號(hào)的三方面影響，通過(guò)數(shù)據(jù)擬合的方法建立了雨致海表面擾動(dòng)及阻尼作用與降雨強(qiáng)度及入射角的關(guān)系，結(jié)合基于物理傳輸?shù)睦碚撃Ｐ?，建立了考慮降雨影響的SAR風(fēng)場(chǎng)反演校正模型。
　　為進(jìn)一步驗(yàn)證本文建立的

5、降雨條件下SAR風(fēng)速反演校正模型的效果，選取了具有同步輻射計(jì)風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)的臺(tái)風(fēng)案例，將本文建立的校正模型與觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比來(lái)驗(yàn)證本文模型的效果，結(jié)果表明，本文建立的模型有效地評(píng)估了降雨對(duì)SAR臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)反演精度的影響，使用前后與觀測(cè)數(shù)據(jù)的誤差減小了39％～89％。
　　總而言之，本文首先對(duì)再分析風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)外部風(fēng)向進(jìn)行了校正并基于外部風(fēng)向+GMF的傳統(tǒng)方法反演了臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)，介紹了降雨對(duì)SAR信號(hào)接收可能產(chǎn)生的三方面影響，定性的探究了降雨影響受入射