空间中心科研人员在微波散射计观测机理研究中取得进展

近日，中国科学院国家空间科学中心微波遥感技术重点实验室徐星欧副研究员与荷兰皇家气象局Ad Stoffelen研究员合作，在微波散射计高精度风场测量机理研究方面取得了重要进展，相关成果已发表于期刊：IEEE Geoscience and Remote Sensing Magazine（当前影响因子：16.2）。

星载微波散射计已具有超过40年的海面风矢量观测历史。在微波散射计观测的空间尺度上，海洋表面风、风切变和对流等信息通常难以通过模型充分解析，因此，微波散射计成为了海气环境观测的重要传感器之一。通常，使用地球物理模型函数（Geophysical Model Functions, GMF）将微波散射计观测的归一化后向散射系数（NRCS）映射到海面风场。然而，真实的海面观测场景非常复杂：风浪特征受风距或波龄调制，并受到长波浪或波浪的非线性相互作用的影响；此外，风浪在整个海浪谱中的特征分布还受到阵风能量输入的影响。现有的GMF未考虑非风浪的长波浪参数和海况的影响。随着微波散射计观测处理算法和硬件的进步，微波散射计测量中的非风浪信号得到了越来越多的关注。

该研究对微波散射计观测场景进行了概念性描述，并通过海气边界能量耦合的相关公式推导，提取了场景相关的重要参数。同时，通过与浮标等多源观测数据的时空匹配，结合已有的GMF信息，对微波散射计测量机理进行了详细分析。研究结果表明，现有微波散射计观测的NRCS不受非局部浪和海况的影响，并通过个例分析，展示了在极端海况条件下对飓风的观测效果。

研究成果为高风速反演GMF的修正以及下一代能够同时测量海洋表面风场和波浪运动的散射计设计提供了有力的参考。

图1 研究涉及的观测场景概念图

文章受到重点研发项目的子任务“海洋气象关键要素的空天遥感技术与算法研究”（项目编号2022YFE0204600）和欧洲气象卫星组织（EUMETSAT）海洋与海冰卫星应用设施（OSI SAF）联合资助。

文章链接：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）