散射計資料風(fēng)速風(fēng)向同化方法研究.pdf

1、散射計作為衛(wèi)星遙感探測儀器，觀測范圍覆蓋全球海面約70％的面積，并且能夠穿透云層、可進行全天候、全天時風(fēng)場監(jiān)測，提供準確的海洋表面風(fēng)速和風(fēng)向的信息。散射計資料高分辨率、高時效性、覆蓋面廣的特點有效彌補了海洋常規(guī)觀測資料的不足，成為海洋表面風(fēng)場探測的主要手段。有效同化散射計資料為海洋天氣的預(yù)報發(fā)揮著積極作用。
　　本文從散射計資料反演入手，對散射計反演的風(fēng)場資料預(yù)處理技術(shù)包括風(fēng)向模糊消除和偏差訂正進行研究。然后根據(jù)現(xiàn)有散射計資料同化

2、中存在的問題，提出了散射計資料作為風(fēng)速風(fēng)向進行同化的方法，并根據(jù)散射計反演的中性風(fēng)和真風(fēng)分別設(shè)計了風(fēng)速風(fēng)向觀測算子，最后針對真實風(fēng)觀測算子進行了數(shù)值實驗。
　　散射計后向散射系數(shù)與海洋表面粗糙度有關(guān)，而海洋表面風(fēng)場的變化會引起粗糙度的變化，所以可以通過散射計后向散射系數(shù)來反演海洋表面風(fēng)場。通過建立后向散射系數(shù)與海洋表面風(fēng)場的函數(shù)關(guān)系，即地球物理模式函數(shù)，來反演海表風(fēng)場。其中，最常用的反演算法為以貝葉斯理論為基礎(chǔ)的MLE法。根據(jù)使用

3、的地球物理模式函數(shù)的不同，散射計資料可以反演為海洋表面10m真實風(fēng)和10m中性風(fēng)。
　　散射計反演的風(fēng)場資料包含了多個風(fēng)向模糊解，使用散射計資料時需要進行風(fēng)向模糊消除。2DVAR模糊去除是先進的模糊去除方法。它通過將目標函數(shù)進行傅立葉轉(zhuǎn)換、赫爾姆茲變換和規(guī)則化處理，減少了求目標函數(shù)梯度的計算量。根據(jù)散射計資料觀測的方式，以及反演過程中做的假設(shè)，散射計風(fēng)場觀測存在偏差。與浮標風(fēng)相比，浮標風(fēng)具有較高的準確度。三元偏差訂正方法采用浮標風(fēng)

4、、NWP風(fēng)對散射計風(fēng)進行偏差訂正，通過偏差訂正后的散射計風(fēng)測量誤差期望為0，即訂正后的散射計風(fēng)具有無偏性。
　　大部分風(fēng)場觀測資料以風(fēng)速和風(fēng)向形式進行收集。傳統(tǒng)的散射計反演風(fēng)資料同化是將風(fēng)向風(fēng)速度轉(zhuǎn)換為經(jīng)向風(fēng) v和緯向風(fēng) u后再引入同化系統(tǒng)，具有不能有效利用風(fēng)向誤差統(tǒng)計信息的缺點。然而如果直接使用風(fēng)速和風(fēng)向進行同化，則風(fēng)向觀測誤差信息便會引入到同化中?；谶@一思想，本文分別對散射計反演的10m真實風(fēng)和10m中性風(fēng)設(shè)計了風(fēng)速風(fēng)向同化