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研究亮点

卫星反演中国海台风浪新进展
    海浪是海洋表面一种常见的现象,一般由海洋表面风以及大气湍流引起,其波长从几厘米到数千米不等,波高也可从海表的微扰动到数十米量级。海浪的破坏力已为人类熟知,能够威胁海上航行安全和近岸海域工程,但如果能把握其内在规律,同样也可造福人类。因此深入研究大浪频率对于防止和减少海浪灾害、海浪能资源开发具有现实意义。由于传统的海洋观测手段范围有限,成本昂贵,在恶劣海况下存在安全隐患,难以实现对海洋进行长时间序列的观测。卫星遥感技术,如合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成为海浪研究的新手段。
    近日,浙江海洋大学邵伟增团队利用Sentinel-1 SAR海表面有效波高数据开发了一套新的算法成功反演了台风期间的海浪强度。他们首先从高风速条件下收集的双极化Sentinel-1(S-1)合成孔径雷达(SAR)图像中反演有效波高(SWH)。基于CWAVE经验函数,对其进行了更新优化以处理在高风速下使用干涉宽(IW)和超宽幅(EW)成像模式收集的多极化S-1 SAR图像有效波高的反演。通过收集到的多极化S-1 SAR数据图像运用IDL程序求出图像上的各个遥感参数,运用同图像相同时间的WaveWatch-Ⅲ 模式数据中的有效波高模拟值作为图像期间的有效波高,对应图像与波高,画出各个遥感参数与有效波高的关系,并对于关系进行分析,找出与有效波高关系明显的变量作为反演有效波高的参数。通过对于遥感参数与有效波高关系式分析,提出了一个新的经验模型函数,以此来反演在气旋条件下SAR图像上的有效波高,并运用第三代海浪的模式模拟和ECMWF数据的有效波高来验证我们的结果。结果表明,所提出的经验模型函数的结果是可靠的。


图1.两个飓风图像的反演波高图(a)2016年9月1日23:44(UTC)以IW模式成像拍摄的Hermine和(b)2016年9月23日22:23(UTC)以IW模式成像拍摄的Karl。
 
     随后,他们又利用第三代海浪模式WAVEWATCH-III(WW3)模拟了2017年9月和10月期间我国南海地区2次台风过境期间的海浪分布情况,并重点分析了北部湾台风期间的台风浪模拟的模拟效果。结果显示,台风“杜苏芮”期间,风浪主导前中期,涌浪主导后期;台风“卡努”整个期间以风浪主导,涌浪分布在海南岛东岸外侧。
 

图2.东经107.5北纬19.5 的2017年9月1日至2017年10月31日有效波高、风浪、涌浪时序图。
 
上述研究得到国家重点研发计划项目“全球变化及应对”专项“海岸带和沿海地区全球变化综合风险研究”项目(2017YFA0604901)的资助。(浙江海洋大学 邵伟增)
 
Shao W, Hu Y, Yang J, et al. An empirical algorithm to retrieve significant wave height from Sentinel-1 synthetic aperture radar imagery collected under cyclonic conditions [J]. Remote Sensing, 2018, 10(9):1367.
Shao W, Sheng Y, Li H, et al. Analysis of wave distribution simulated by WAVEWATCH-III model in typhoons passing Beibu Gulf, China [J]. Atmosphere, 2018, 9(7):265.
 


发布时间:2018-11-06
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