卫星SAR反演海洋大气边界层特性的初步研究

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1、中国海洋大学硕士学位论文卫星SAR反演海洋大气边界层特性的初步研究姓名：万凯申请学位级别：硕士专业：物理海洋指导教师：贺明霞2003.6.12卫星SAR反演海洋大气边界层特性的初步研究摘要本论文介绍了海洋大气边界层(MABL)的基本概念和相似理论。同时介绍了卫星合成孔径雷达(SAR)的发展，工作原理，对海洋大气边界层的成像机制，并初步总结了SAR观测到的各种海洋大气边界层现象。针对海洋大气边界层中三维对流涡旋SAR图像，用GS．Young在2000年发表的方法，反演三维对流涡旋的特征长度、海洋大气边界层高度、以及海洋大气边界层垂直对流尺度速度、表面浮力通量、海面风速稳定

2、性校正因子和Obukhov长度。从卫星SAR图象反演海洋大气边界层参数属于前沿研究领域，国内未见文献报导。关键词：海洋大气边界层；合成孔径雷达；反演PreliminaryStudyforRetrievalofthePropertiesofMarineAtmosphericBoundaryLayerbySARAbstractThebasicconceptsoftheMarineAtmosphericBoundaryLayer(MABL)andthesimilaritytheoryareintroducedinthisstudy．Thedevelopmentandprinc

3、ipleofSatellite-borneSyntheticApertureRadar(SAR)arepresented．ThephenomenaofM渔BLthatcanbedetectedbysARarealsopreliminarilysummarized．ThemethodsreportedbyG．S．Youngin2000，areappliedonseasurfaceSARimagesfeaturedbythreedimensionalconvectivecells．ThenthefollowingparametersareretrievedfromSARim

4、ages：thecharacteristicwavelengthofthreedimensionalconvectiveceH，theMABLdepth．theverticalconvectivescalevelocity,thesurfacebuoyancyflux，ObukhovlengthandthestabilitycorrectionfactorforSARderivedseasurfacewindspeed．RetrievaloftheparametersofMABLfromSARimageisafrontierresearcharea．thereareno

5、reportsinchinauptonow．KeyWords：MarineAtmosphericBoundaryLayer(MABL)，SyntheticApertureRadar(SAR)，Retrievalj卫星SAR反演海洋大气边界层特性的初步研究卫星SAR反演海洋大气边界层特性的初步研究第一章前言海洋表面是海洋大气圈的下边界，这个边界上的输运过程改变着低层大气，形成海洋大气边界层。海洋大气边界层是海洋表面和高层大气之间的重要连接，海洋通过海洋大气边界层和自由大气进行动量、热量和水汽等的交换，从而影响大气循环。海洋大气边界层的各种现象是受海面输运过程的直接影响形成

6、的，它们反过来又对海洋表面和海气交换产生作用，改变着海面的风场分布、海气动量通量、温湿通量和降水等过程，与海洋形成相互作用的耦合系统。海气边界层对于局地乃至全球的海洋气候产生巨大的影响，边界层气象学是中长期数值天气预报和气候变化预测的理论基础。海洋大气边界层中的各种现象和输运过程改变着边界层内的物质和能量的分布，对局部的天气产生明显的影响。所谓的天气预报，其实质上就是对海洋大气边界层的天气状况的预报。目前对海洋大气边界层内各种现象及其与海面的相互作用的研究备受关注。从而，也激励了对海洋大气边界层观测手段的研究与发展。海洋大气边界层的原始观测手段包括对海鸥飞行轨迹和烟囱排

7、气轨迹的定性研究。20世纪50年代之后，发展了许多现场测量手段，如气象观测杆、lO米高测风杆、系留气球、无线电探空仪、气象观测塔、天气雷达、声雷达等。随着观测手段和现代计算技术的发展，海洋大气边界层的理论研究也相应获得发展，包括相似理论、大涡旋模拟、湍流谱等。关于海洋的大气边界层及其与海洋的耦合系统的全球性研究计划，可以从1992．1993年执行的TOGA—COARE计划算起。在】!星SAR反演海洋大气边界层特性的初步研究TOGA．COARE期间测量了西太平洋海气界面小尺度过程。2000年国际地圈生物圈计划(IGBP)、国际海洋研究委员会