強降雨對合成孔徑雷達風速反演的影響.pdf

1、臺風，作為一種劇烈的天氣現(xiàn)象，常伴隨大范圍的強降雨，給海洋活動以及海岸帶人們的生命財產(chǎn)帶來很大的損失，因此監(jiān)測臺風、評估臺風強度及準確預測臺風路徑是現(xiàn)階段重要的研究方向之一。合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar，SAR)因其高分辨率、不受天氣條件影響、觀測范圍廣等優(yōu)勢，在臺風監(jiān)測，風場反演中發(fā)揮著重要的作用。但臺風伴隨的強降雨使雷達所接收的信號產(chǎn)生變化，因此影響了風場反演的精度。本文主要探究風場反演的常用方法，

2、并定性及定量研究降雨對SAR風場反演精度的影響。
　　SAR風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向數(shù)據(jù)，包括美國國家環(huán)境預報中心(National Centers for Environmental Prediction，NCEP)再分析風場資料以及歐洲中期天氣預報中心(The European Center for Medium-Range We

3、ather Forecasts，ECMWF)風場資料對六幅SAR臺風圖像進行了風向的校正，然后利用CMOD5模式反演了風速，用到的SAR數(shù)據(jù)包括RADARSAT-2SAR以及ENVISAT ASAR。
　　受到降雨的影響，SAR風場的反演精度會有所下降，其影響主要包括三個方面:降雨在大氣中產(chǎn)生的衰減作用，雨滴的體散射效應以及雨滴落入海面后對海表面波的阻尼或擾動作用，本文對三個因素進行了定性研究，發(fā)現(xiàn)信號衰減隨降雨強度和入射角的增大

4、而增加，后向體散射隨降雨強度的增大而增加，隨入射角的增大而減小，且雨滴對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)，定量研究了降雨對雷達信號的三方面影響，通過數(shù)據(jù)擬合的方法建立了雨致海表面擾動及阻尼作用與降雨強度及入射角的關系，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風場反演校正模型。
　　為進一步驗證本文建立的

5、降雨條件下SAR風速反演校正模型的效果，選取了具有同步輻射計風場數(shù)據(jù)的臺風案例，將本文建立的校正模型與觀測數(shù)據(jù)對比來驗證本文模型的效果，結(jié)果表明，本文建立的模型有效地評估了降雨對SAR臺風風場反演精度的影響，使用前后與觀測數(shù)據(jù)的誤差減小了39％～89％。
　　總而言之，本文首先對再分析風場數(shù)據(jù)外部風向進行了校正并基于外部風向+GMF的傳統(tǒng)方法反演了臺風風場，介紹了降雨對SAR信號接收可能產(chǎn)生的三方面影響，定性的探究了降雨影響受入射