机载波谱仪海浪谱反演方法研究

发布时间：2020-08-07 19:39

【摘要】：海浪是发生在海洋表面的一种小尺度的风生重力波，海浪谱是随机海浪的重要统计性质，是研究海浪的有效工具，在海浪理论研究、海浪预报和海洋工程应用等方面具有重要意义。目前应用于大范围海浪谱测量的主要是合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR），但是由于SAR成像过程中可能发生的扭曲和方位向聚束效应，大大降低了海浪谱的反演精度。 波谱仪作为一种专门的海浪谱测量雷达，具有调制函数简单、反演方法直接和反演精度高的特点，特别适用于海浪谱的业务化监测。目前的波谱仪主要是机载雷达系统，本文基于在渤海海域开展的机载波谱仪实验进行海浪谱反演的研究，为星载波谱仪的业务化运行提供技术支持。论文的主要工作包括基于机载波谱仪数据的海浪谱反演方法研究和海浪谱反演结果的比对及影响因素分析两部分内容。 在基于机载波谱仪数据的海浪谱反演方面，根据实验采用的脉冲技术，在国外数据处理流程的基础上进行一定的修改和简化，确定了数据的提取方法，推导了将渤海波动近似为浅水波时频谱和波数谱的转换关系式；给出不同方位向上海浪谱的变化和飞行方向上各圈数据反演的海浪谱的差别，表明海浪谱方位向平均和飞行方向平均的必要性，并在此基础上进行了海浪谱平均和有效波高等参数的提取。 在海浪谱反演结果的比对及影响因素分析方面，将机载实验海浪谱反演得到的有效波高与Jason-1，Jason-2高度计的有效波高数据进行了定性比较分析，并根据比对结果，开展了数据定标、平台高度和调制谱修正等海浪谱反演影响因素的分析，为改善海浪谱反演结果提供参考。
【学位授予单位】：国家海洋局第一海洋研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：P715
【图文】：

3.7 Hanning窗函数及加窗前和加窗后的调制函数对加窗后的调制函数进行傅里叶变换，得到调制函数谱，如图3.8所示。图中可以看出调制函数谱的能量主要集中在波数0～0.1 rad/m范围内。因此在后续

（e）第5圈海浪方向谱 （f）第6圈海浪方向谱图3.12连续6圈的海浪方向谱上图（a）至（f）所示，连续6圈的海浪方向谱等值线有一定差别：第1圈和第4圈的海浪谱等值线相似，0.25m2/(Hz)2的等值线在东北向的对角线上明显向外突出；第2圈的海浪谱与第5圈类似，0.25 m2/(Hz)2等值线相对原点的张角较大，在原点附近形成一个斜长的四边形；第3圈和第6圈的海浪方向谱相像，0.25 m2/(Hz)2等值线相对原点张角较第2圈和第5圈的小。这表明单圈的数据包含一定的随机因素的影响，需要对多圈数据进行平均再反演海浪谱。

第5圈海浪方向谱 （f）第6圈海浪图3.12连续6圈的海浪方向谱至（f）所示，连续6圈的海浪方向谱等值线有一浪谱等值线相似，0.25m2/(Hz)2的等值线在东北向2圈的海浪谱与第5圈类似，0.25 m2/(Hz)2等值线相附近形成一个斜长的四边形；第3圈和第6圈的海值线相对原点张角较第2圈和第5圈的小。这表明因素的影响，需要对多圈数据进行平均再反演海浪

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本文编号：2784437