近日，中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心微波遙感技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室徐星歐副研究員與荷蘭皇家氣象局Ad Stoffelen研究員合作，在微波散射計(jì)高精度風(fēng)場測量機(jī)理研究方面取得了重要進(jìn)展，相關(guān)成果已發(fā)表于期刊：IEEE Geoscience and Remote Sensing Magazine（當(dāng)前影響因子：16.2）。

星載微波散射計(jì)已具有超過40年的海面風(fēng)矢量觀測歷史。在微波散射計(jì)觀測的空間尺度上，海洋表面風(fēng)、風(fēng)切變和對流等信息通常難以通過模型充分解析，因此，微波散射計(jì)成為了海氣環(huán)境觀測的重要傳感器之一。通常，使用地球物理模型函數(shù)（Geophysical Model Functions, GMF）將微波散射計(jì)觀測的歸一化后向散射系數(shù)（NRCS）映射到海面風(fēng)場。然而，真實(shí)的海面觀測場景非常復(fù)雜：風(fēng)浪特征受風(fēng)距或波齡調(diào)制，并受到長波浪或波浪的非線性相互作用的影響；此外，風(fēng)浪在整個海浪譜中的特征分布還受到陣風(fēng)能量輸入的影響。現(xiàn)有的GMF未考慮非風(fēng)浪的長波浪參數(shù)和海況的影響。隨著微波散射計(jì)觀測處理算法和硬件的進(jìn)步，微波散射計(jì)測量中的非風(fēng)浪信號得到了越來越多的關(guān)注。

該研究對微波散射計(jì)觀測場景進(jìn)行了概念性描述，并通過海氣邊界能量耦合的相關(guān)公式推導(dǎo)，提取了場景相關(guān)的重要參數(shù)。同時，通過與浮標(biāo)等多源觀測數(shù)據(jù)的時空匹配，結(jié)合已有的GMF信息，對微波散射計(jì)測量機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)分析。研究結(jié)果表明，現(xiàn)有微波散射計(jì)觀測的NRCS不受非局部浪和海況的影響，并通過個例分析，展示了在極端海況條件下對颶風(fēng)的觀測效果。

研究成果為高風(fēng)速反演GMF的修正以及下一代能夠同時測量海洋表面風(fēng)場和波浪運(yùn)動的散射計(jì)設(shè)計(jì)提供了有力的參考。

圖1 研究涉及的觀測場景概念圖

文章受到重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目的子任務(wù)“海洋氣象關(guān)鍵要素的空天遙感技術(shù)與算法研究”（項(xiàng)目編號2022YFE0204600）和歐洲氣象衛(wèi)星組織（EUMETSAT）海洋與海冰衛(wèi)星應(yīng)用設(shè)施（OSI SAF）聯(lián)合資助。

文章鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10811669

引文信息：

Xingou Xu and Ad Stoffelen, "Wind and Sea State Signatures in Wind Scatterometry: An analysis," in IEEE Geoscience and Remote Sensing Magazine, doi: 10.1109/MGRS.2024.3501472?

（供稿：微波室）