双极化SAR台风海面风场反演与风雨耦合微波散射数值模拟

论文摘要

准确获取台风风场信息是海洋和大气科学的研究热点,也是准确预报台风强度和路径的关键。本文利用C波段双极化合成孔径雷达（SAR）图像反演得到台风的风场信息,同时研究了降水条件下,降水对雷达信号的散射机制。在极端的气象条件下,海表面公里尺度的大气边界层涡旋产生的风条纹在SAR图像上非常明显。因此,台风的风向信息可以从SAR图像中由大气边界层涡旋引起的风条纹来获取。在低风速区域,VH极化的信噪比很小,但是VV极化的信噪比很大;在高风速区域,VH极化信号不饱和,VV极化信号饱和。因此,可以同时利用VV和VH极化的SAR图像来反演风向。最终利用局部梯度法（LG）获得了 25 km空间分辨率的台风风向产品。经过与浮标、GPS-dropsondes、散射计、微波辐射计以及H*Wind的统计验证表明,风向的偏差和均方根误差分别为17.14°和-4.20°。在反演双极化SAR台风风速方面,同时利用低风速以及高风速的GMF构造代价函数,并把利用局部梯度法获取的风向作为代价函数的输入风向,通过求解代价函数最小值获得双极化SAR台风风速。通过和SFMR观测得到的风速进行比较发现,融合的GMF反演的风速在低风速区不偏高,高风速区不偏低,均方根误差为4.1 m/s,偏差为0.9 m/s。因此,本论文实现了直接从SAR图像获取海面的风场信息,无需外部信息的输入,减小了误差,提高了风速反演的精度。在反演海面风场时,我们发现降水对雷达信号的影响非常大。本论文提出了风雨耦合微波散射模型,在高风速条件下,同时考虑风、湍流、波浪破碎以及大气对雷达信号的影响。利用SFMR和SAR匹配的数据,我们验证了高风速区的风雨耦合模型,模拟的结果和观测的结果有很好的一致性,均方根误差为0.94 dB,偏差为0.01 dB。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 范胜任

导师: 张彪

关键词: 台风,波段双极化合成孔径雷达,风场反演,风雨耦合微波散射模型

来源: 南京信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学,海洋学,海洋学

单位: 南京信息工程大学

分类号: P715.7;P732

DOI: 10.27248/d.cnki.gnjqc.2019.000656

总页数: 65

文件大小: 7205K

下载量: 48

相关论文文献

• [1].一种双极化倒卡天线的设计与应用[J]. 甘肃科技 2020(05)
• [2].基于物理模型的双极化多普勒天气雷达回波模拟[J]. 成都信息工程大学学报 2020(02)
• [3].宽频带±45°双极化基站天线的设计[J]. 测试技术学报 2017(05)
• [4].分时双极化雷达射频仿真方法研究[J]. 计算机仿真 2014(03)
• [5].具有谐波抑制功能的双极化缝隙天线[J]. 太赫兹科学与电子信息学报 2020(03)
• [6].多时相双极化合成孔径雷达干涉测量土地覆盖分类方法[J]. 测绘学报 2015(05)
• [7].一种双频双极化3G天线的研究[J]. 微计算机信息 2008(32)
• [8].一种双极化结构的新型无芯标签设计[J]. 电子技术应用 2017(12)
• [9].双极化槽型天线单元的研究与设计[J]. 中国科技信息 2013(12)
• [10].X波段双极化雷达在北京夏季降水估测中的应用[J]. 气候与环境研究 2012(03)
• [11].双频双极化广播电视发射天线设计[J]. 电视技术 2011(16)
• [12].W波段双极化全并馈波导缝隙阵列天线[J]. 微波学报 2018(S1)
• [13].基于双极化毫米波的人体安检成像技术[J]. 西南科技大学学报 2019(03)
• [14].基于方环缝隙耦合的多层双极化滤波天线[J]. 无线通信技术 2017(04)
• [15].基于双极化融合的外辐射源雷达实验分析[J]. 现代雷达 2017(10)
• [16].一种改善双极化多普勒天气雷达弱回波发现能力的方法[J]. 成都信息工程大学学报 2016(02)
• [17].双频双极化广播电视发射天线设计[J]. 科技传播 2015(05)
• [18].用于物流业中的双极化全向RFID天线设计[J]. 现代电子技术 2011(11)
• [19].一种用于微波辐射计的双极化相控阵天线系统设计[J]. 空间电子技术 2015(05)
• [20].双频双极化高隔离度抛物面天线馈源设计[J]. 微波学报 2012(S1)
• [21].W波段双极化单脉冲天线设计[J]. 红外与毫米波学报 2019(01)
• [22].双极化对末制导雷达抗干扰能力影响[J]. 舰船电子工程 2018(08)
• [23].宽带高增益定向双极化天线设计[J]. 微波学报 2016(S2)
• [24].利用双极化干涉法研究聚合物与原油的相互作用[J]. 油田化学 2017(02)
• [25].双频双极化微带共形天线[J]. 微波学报 2015(05)
• [26].宽带双频双极化星载赋形反射面天线优化设计[J]. 电讯技术 2011(07)
• [27].基于FPGA的双极化信号的采集板设计[J]. 物联网技术 2016(11)
• [28].基于印刷振子和微带贴片的双极化天线单元研究[J]. 电子与信息学报 2017(07)
• [29].小硕器材屋[J]. 卫星电视与宽带多媒体 2008(03)
• [30].一种W波段低副瓣卡塞格伦双极化天线设计[J]. 电子世界 2020(16)

标签：台风论文;  波段双极化合成孔径雷达论文;  风场反演论文;  风雨耦合微波散射模型论文;