發(fā)布時間：2020-08-24 19:34

【摘要】：內(nèi)波是海洋中常見的現(xiàn)象之一,相關(guān)研究對內(nèi)波的發(fā)生源、傳播路徑以及傳播速度、振幅等水動力學(xué)參量進行了較多的研究,但對內(nèi)波致海表面流的研究較少,理論研究表明,內(nèi)波致流屬于強流,對內(nèi)波致海表面流的研究具有重要的意義。為提取內(nèi)波致海表面流,本文發(fā)展了一種多普勒頻移的計算方法,使用該方法可計算SAR單視復(fù)數(shù)據(jù)的多普勒頻移。由原始影像信息中的多普勒系數(shù)以及斜距時間計算并去除了衛(wèi)星的多普勒頻移,得到了海表面的多普勒異常。結(jié)合布拉格散射機制對布拉格波的影響進行了去除,由頻移和速度的關(guān)系得到了海面運動在雷達視向的速度。利用CMOD5模型反演了成像時刻的海表面風(fēng)場,并采用Chapron等人的經(jīng)驗?zāi)Ｐ腿コ孙L(fēng)場對雷達回波信號的影響,最后經(jīng)空間投影后得到了地距向的海表面流速。使用風(fēng)生海流經(jīng)驗公式去除了風(fēng)海流,在局部區(qū)域使用克里金法去除了背景流場,最終得到了內(nèi)波致海表面流。將該方法應(yīng)用到南海北部、蘇祿海和安達曼海,提取了局部區(qū)域的內(nèi)波致海表面流,主要結(jié)論如下:(1)頻譜擬合方法與能量均衡理論相結(jié)合適合于從SAR單視復(fù)圖像中估算多普勒頻移。使用原始影像信息中的多普勒系數(shù)和斜距時間能較好的擬合出衛(wèi)星運動產(chǎn)生的多普勒頻移1)_(Sat)。(2)內(nèi)波致海表面流產(chǎn)生的多普勒頻移十分顯著,內(nèi)波致海表面流具有可分離性。(3)在南海北部東沙島附近,內(nèi)波致海表面流的地距向流速主要分布在-0.2m/s~-0.5m/s,與Romeiser等人采用順軌干涉法計算的結(jié)果十分吻合。(4)在蘇祿海反演得到的內(nèi)波致海表面流的地距向流速主要分布在0.3~0.8m/s,正值表示內(nèi)波致海表面流遠離雷達天線運動,該方向與內(nèi)波傳播方向在雷達距離向上的分量一致。(5)在安達曼海反演得到的內(nèi)波致海表面流的地距向流速主要分布在0.3~0.8m/s,正值表示內(nèi)波致海表面流遠離雷達天線運動,即在該方向與內(nèi)波傳播方向在雷達距離向上的分量一致。
【學(xué)位授予單位】：自然資源部第一海洋研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P731.24;P715.7
【圖文】：

而在真實的海洋中，海水的密度在各分層之間的變化非常小，在密度躍層附近的相對密度差大約在百分之一左右，即使擾動很小，也會引起海洋內(nèi)部的劇烈波動。圖1-1顯示了海洋內(nèi)波與表面波的特征比較。1893~1896 年，挪威探險家 Nansen 在北極探險時最早發(fā)現(xiàn)內(nèi)波現(xiàn)象，Nansen 發(fā)現(xiàn)當(dāng)科考船駛?cè)肷蠈佑斜诨牡畢^(qū)域時突然減速，出現(xiàn)了“死水”現(xiàn)象，其原因是由于船消耗能量在兩層界面處產(chǎn)生內(nèi)波[2]。同時，內(nèi)波在傳播的過程中對海洋表層流的改變，也會影響船的行駛速度。圖 1-1 海洋內(nèi)波與表面波的特征比較（Thurman, 1988）海洋內(nèi)波的產(chǎn)生需要兩個條件，一是穩(wěn)定的海水密度分層，二是擾動源，兩個條件同時具備才能有內(nèi)波生成[3]。當(dāng)海水吸收了大量太陽輻射的熱量后，溫度上升

基于多普勒頻移的內(nèi)波致海表面流提取目）。雖然海洋內(nèi)波的發(fā)生具有一定的隨機性，但在特定海區(qū)，其出現(xiàn)的空間范圍以及傳播方向較為固定。在深海、大陸架、大陸坡等不同位置，內(nèi)波的特性差別較大，其波長在幾十米到幾十千米之間，周期為幾分鐘至幾十小時，振幅一般在幾米至幾十米之間，南海實測資料記錄到了至今為止振幅最大的內(nèi)波，最大垂向振幅達到了 240 米[4]。

引言內(nèi)波生成機制、激發(fā)源地、傳播路徑等的研究，而且能夠反演內(nèi)波的振幅、半波寬度、傳播速度及其他水動力學(xué)參量[8][9][10]。但對于內(nèi)波引起的海表面流速的變化研究較少。SAR 是一種脈沖多普勒雷達，在距離向上測量的回波信號的頻率由于 SAR 與地球的相對運動、地球自轉(zhuǎn)、海表面運動而產(chǎn)生了偏移，這就是所謂的 SAR 多普勒頻移[11]。理論研究表明，內(nèi)波能夠引起海表面流速的變化[12]，這種變化在實際海洋中也有過觀測記錄，如海洋中的 沸水 現(xiàn)象（圖 1-3b）。內(nèi)波引起的海表面流速變化信息會反應(yīng)在 SAR 的回波信號中，進而導(dǎo)致多普勒頻移的改變，在去除非相關(guān)因素的影響后，依據(jù)多普勒頻移與速度的關(guān)系即可得到內(nèi)波引起的海表面流速的變化。相對于海流的流速，內(nèi)波致流屬于強流。因此，研究內(nèi)波致海表面流對于局部海洋生態(tài)環(huán)境、海上安全、近海勘探活動等都具有重要的意義。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 何宜軍;劉保昌;張彪;陳忠彪;丘仲鋒;;海面流場衛(wèi)星遙感方法綜述[J];廣西科學(xué);2015年03期

2 張博華;;Kriging空間插值最優(yōu)估計模型的研究[J];電腦知識與技術(shù);2014年09期

3 于祥禎;種勁松;洪文;;順軌干涉SAR海洋表面流場迭代反演算法[J];電子與信息學(xué)報;2012年11期

4 范開國;黃韋艮;甘錫林;傅斌;;SAR海洋內(nèi)波表層流反演方法探討[J];遙感學(xué)報;2010年01期

5 何志華;董臻;梁甸農(nóng);;星載SAR海面順軌干涉仿真研究[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報;2008年17期

6 李海艷;何宜軍;杜濤;丘仲鋒;;從內(nèi)波SAR圖像中提取躍層深度和內(nèi)波振幅的非線性方法[J];海洋環(huán)境科學(xué);2007年06期

7 蔡樹群,甘子鈞;南海北部孤立子內(nèi)波的研究進展[J];地球科學(xué)進展;2001年02期

8 楊勁松,周長寶,黃韋艮,許明光;合成孔徑雷達圖像內(nèi)波參數(shù)提取方法研究[J];遙感技術(shù)與應(yīng)用;2000年01期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 王文煜;星載合成孔徑雷達順軌干涉海流反演研究[D];國家海洋環(huán)境預(yù)報中心;2017年

2 楊小波;基于ASAR的時變海表面流場反演研究[D];上海海洋大學(xué);2016年

3 劉宏偉;順軌干涉SAR多尺度海表面流速提取與驗證[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2016年

4 李慧敏;基于多普勒法的SAR海表流場反演算法研究[D];中國海洋大學(xué);2015年

5 劉軍鷹;基于近空間平臺的高分辨率寬測繪帶SAR成像算法研究[D];電子科技大學(xué);2012年

本文編號：2802751