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期刊信息/Journal information
海洋气象学报
山东气象学会 山东省气象科学研究所
海洋气象学报

山东气象学会 山东省气象科学研究所

湖涛

季刊

2096-3599

sdqx@sdan.com.cn

0531-81603656

250031

山东省济南市无影山路12号

海洋气象学报/Journal Journal of Shandong Meteorology
查看更多>>本刊是由山东省气象局主管、山东气象学会和山东省气象科学研究所主办的科技期刊，是宣传山东气象形象、交流先进气象科技成果和人才培养的重要基地，是创建和传播山东气象文化的重要载体。
正式出版
收录年代

    中法海洋卫星产品体系及风浪数据精度综述

    孙从容刁宁辉徐莹郎姝燕...
    1-11页
    查看更多>>摘要：中法海洋卫星(China-France Oceanography SATellite,CFOSAT)由中国和法国联合研制,于2018年发射并已在轨运行5年多,星上的载荷包括SWIM(Surface Waves Investigation and Monitoring)波谱仪和扇形波束旋转扫描微波散射计(CFOSAT SCATterometer,CSCAT),提供了全球海面风场和海浪谱的大面积联合遥感观测资料.中法海洋卫星1-4级数据产品包括后向散射系数、沿轨海面风场和海浪谱、全球网格化风场和海浪谱、宽刈幅海浪、极地海冰、多星融合风场和有效波高等,为海洋环境预报、海洋灾害监测、全球气候变化研究等提供了新的数据源.文中具体介绍了中法海洋卫星产品体系以及国内外学者和机构对海风、海浪数据精度的评估结果.

    中法海洋卫星(CFOSAT)SWIM波谱仪扇形波束旋转扫描微波散射计海浪谱海面风场

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    中法海洋卫星的系统设计与技术特点

    阎诚黄耀辉王丽丽Daniele Hauser...
    12-21页
    查看更多>>摘要：中法海洋卫星(China-France Oceanography SATellite,CFOSAT)是中国和法国联合研制的海洋动力探测遥感卫星.它是世界上第一颗具备全球海面波浪谱和海面风场联合同步观测能力的卫星,同时也是中国首次在系统层面与世界先进宇航机构开展全方位、全流程合作的航天工程项目.文中介绍了中法海洋卫星的系统设计和研制历程等内容,展示了中法海洋卫星高度的技术先进性以及鲜明的技术特点,同时回顾了项目国际合作中的主要工作与成就.

    中法海洋卫星SWIM波谱仪散射计海洋遥感风浪同步联合观测

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    中法海洋卫星微波散射计风场产品精度评价

    穆博郎姝燕卫然孙从容...
    22-29页
    查看更多>>摘要：中法海洋卫星(China-France Oceanography SATellite,CFOSAT)搭载的微波散射计(SCATterometer,简记为"CSCAT")首次采用扇形波束旋转扫描观测体制,相比笔形波束旋转扫描体制,可以实现海表同一面元的多入射角观测,具备更高精度海面风场的观测能力.CSCAT的原始空间分辨率可达10.0 km×12.5 km,生产了两种空间分辨率产品:25.0 km标准产品和12.5 km近岸产品.文中给出了 CSCAT两种空间分辨率产品业务化真实性检验评估结果,研究表明采用美国国家数据浮标中心(National Data Buoy Center,NDBC)浮标得到CSCAT风速均方根误差小于1m·s-1,风向均方根误差小于17°.采用ERA5再分析资料对CSCAT两种空间分辨率的风场产品在不同风速、交轨方向不同位置条件下的精度特征进行了分析,同时也对CSCAT数据处理中风向去模糊解的能力进行了分析.结果显示,标准产品的精度要高于近岸产品,对于产品精度需求更高的用户,建议使用25.0 km标准产品.因此,业务化真实性检验评估对CSCAT在轨运行期间的性能监测具有非常重要的价值,也有助于用户更全面地了解CSCAT风场产品的精度特性,促进CSCAT海面风场产品的定量化应用.

    中法海洋卫星(CFOSAT)微波散射计中法散射计(CSCAT)海面风场真实性检验

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    CFOSAT SWIM波谱仪中法产品差异性分析

    徐莹李秀仲顾经纬孙从容...
    30-37页
    查看更多>>摘要：中法海洋卫星(China-France Oceanography SATellite,CFOSAT)搭载了世界上第一颗专门探测二维海浪谱的雷达,即SWIM(Surface Waves Investigation and Monitoring)波谱仪.该雷达能通过旋转6个不同波束的方式扫描海面从而得到二维海浪谱信息,并通过控制天线旋转速度来控制沿轨向二维谱的分辨率.中法双方都会发布相同软件处理的波谱仪2级产品,但由于中法双方接收站位置不同、地面数据处理时输入的气象辅助数据源不完全一致,因此双方发布的2级产品有一定差异,这给波谱仪产品的应用带来不确定性.为了明晰不同数据下载源得到的相同版本波谱仪产品之间的差异,选取2024年3月中法相关单位发布的最新版本2级数据,采用5.0s、3.0s、1.0s和0.1 s的时间匹配窗口,获取中法数据不同匹配时间下二维海浪谱3个波浪参数的一致性对比结果.结果表明:有效波高比较稳定,在半个地理单元的空间差别下仍然保持几乎不变的精度;随着匹配时间增大,主波波长和主波波向的差别越来越大,匹配时间为5.0 s时,二者分别达到约21.5 m和46.5°的差异,匹配时间为0.1 s时,其差异很小,表明中法不同地面处理系统输入的气象辅助数据源差异而引起的产品差别可以忽略.

    中法海洋卫星(CFOSAT)SWIM波谱仪有效波高主波波长主波波向微波遥感

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    中法海洋卫星微波散射计真实性检验技术体系构建

    穆博郎姝燕卫然孙从容...
    38-45页
    查看更多>>摘要：中法海洋卫星(China-France Oceanography SATellite,CFOSAT)是国际首次用于联合探测海面风场和波浪谱的科学观测卫星,搭载的微波散射计(CFOSAT SCATterometer,CSCAT)是国际上首次采用扇形波束旋转扫描体制的星载微波散射计,相比笔形波束旋转扫描体制,这种新体制可以实现海表同一面元的多入射角观测,观测样本数相比笔形波束体制更多,因而具备更高精度海面风场的观测能力.基于CSCAT产品业务化真实性检验相关工作的总结基础,结合卫星管理部门对卫星遥感产品检验体系的认识,针对CSCAT的载荷特性,提出一种卫星管理部门、数据用户、科研学者三方相互协作的、业务化评估和科学评估相结合的风场产品真实性检验技术体系,有助于卫星遥感产品的质量提升和观测技术及检验技术的发展.此外,面向业务化的检验技术体系有助于全面地、系统性地评价与监测CSCAT载荷的测量性能,支撑载荷性能优化以及反演算法改进;同时也可以帮助CSCAT产品用户更全面地了解其海面风场产品的精度特性,促进CSCAT海面风场产品的定量化应用.

    中法海洋卫星(CFOSAT)微波散射计中法散射计(CSCAT)海面风场真实性检验

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    中法海洋卫星微波散射计后向散射测量误差分析

    于淼淼朱迪董晓龙林文明...
    46-53页
    查看更多>>摘要：中法海洋卫星(China-France Oceanography SATellite,CFOSAT)搭载的微波散射计(SCATterometer,简记为"CSCAT")采用扇形波束旋转扫描系统,以提供不同入射角和方位角组合的平均后向散射系数,反演高质量海面风场信息.系统采用创新型系统设计及扫描方式,雷达后向散射系数测量仍存在一定误差,尤其在高入射角和低风速条件下,归一化标准差(Kp)代表了测量误差随风速和入射角的关系.基于数值天气预报(numerical weather prediction,NWP)的海洋定标法(NWP Ocean Calibration,NOC)用于L1B-L2A数据的处理,有效提高测量精度.针对L1B数据中条带的Kp值分析表明,在40°左右入射角和中等风速条件下,测量的精度较高.L2A数据中的风矢量单元(wind vector cell,WVC)误差分析结果表明,在低风速情况下测量误差较为显著.此外,基于对重新定标的数据分析,得到对地球物理噪声的一致估计.结果显示,在排除极低风速测量不确定性的影响后,地球物理噪声占比为20％～30％.

    中法海洋卫星(CFOSAT)微波散射计(CSCAT)海洋定标测量误差传递误差地球物理噪声

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    中法海洋卫星微波散射计青藏高原土壤水分反演研究

    段潘赵天杰郎姝燕姚盼盼...
    54-63页
    查看更多>>摘要：中法海洋卫星(China-France Oceanography SATellite,CFOSAT)搭载国际上首个扇形波束旋转扫描微波散射计(CFOSAT SCATterometer,CSCAT),其丰富的观测几何信息为青藏高原土壤水分遥感监测提供了新的机遇.此研究提出了一种有效的适用于CSCAT的土壤水分变化检测算法,不需要复杂机理模型和查找表的构建,利用后向散射系数的变化差值和植被经验函数构建土壤水分反演算法.将变化检测算法反演结果与地面实测结果比较,发现CFOSAT反演结果与实测结果有很好的一致性,表明本算法的精度较高,能够准确反映土壤水分的变化.同时,对青藏高原地区的土壤水分时空分布特征进行分析,发现青藏高原中北部土壤偏干,西部和东南部偏湿,局部区域存在复杂的空间特征,且具有显著的季节性变化.

    中法海洋卫星(CFOSAT)青藏高原后向散射系数变化检测土壤水分

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    基于XGBoost的中法海洋卫星微波散射计海冰密集度反演研究

    牟晓恒羊丽青林文明
    64-75页
    查看更多>>摘要：海冰密集度是监测海冰的重要要素之一,其时间变化和空间分布对于全球气候变化研究、航线规划和冰区作业等方面具有重要意义.中法海洋卫星(China-France Oceanography SATellite,CFOS AT)微波散射计(SCATterometer,简记为"CSCAT")凭借扇形波束旋转扫描的特点,可在单个网格内获得含有丰富入射角和方位角信息的多次观测样本,这为海冰密集度的准确反演创造了条件.考虑到目前尚未明确散射计测量要素与海冰密集度之间的定量关系,因此本文构建了利用CSCAT后向散射系数及其他观测要素进行海冰密集度反演的机器学习模型.首先,通过海洋和海冰卫星应用设施(Ocean and Sea Ice Satellite Application Facility,OSI SAF)所提供的微波辐射计海冰密集度产品与CSCAT后向散射系数匹配,得到用于海冰密集度反演的数据集.其次,利用XGBoost(eXtreme Gradient Boosting)机器学习算法构建基于CSCAT后向散射系数数据的海冰密集度反演模型.再次,对模型在不同季节、不同极区下的反演结果精度及实际空间分布特征进行了分析.南北两极对比结果表明,模型在北极海冰密集度反演上的表现优于南极,而不同季节对比结果表明,冬季海冰密集度模型反演误差最小.不同海冰密集度下的模型表现也存在一定差异,即当海冰密集度较高时,模型反演结果存在低估情况,网格为纯海水覆盖时,模型有时会错分为海冰.整体来看,虽然利用散射计后向散射系数直接进行海冰密集度反演与辐射计结果相比一致性有一定差异,但研究结果为海冰密集度反演提供了一种新的可能性.

    中法海洋卫星(CFOSAT)散射计海冰密集度(SIC)海冰范围XGBoost算法

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    中法海洋卫星微波散射计海冰区后向散射系数时空变化特征

    羊丽青林文明
    76-90页
    查看更多>>摘要：以往基于微波散射计的海冰遥感研究主要是进行海冰和海水的区分,进而探究海冰的覆盖范围.中法海洋卫星(China-France Oceanography SATellite,CFOSAT)散射计(SCATterometer,简记为"CSCAT")利用扇形波束旋转扫描对地面进行观测,其多入射角和多方位角的观测几何特点为海冰监测提供了新机遇.首先将CSCAT后向散射系数数据与欧洲气象卫星应用组织的海冰密集度(sea ice concentration,SIC)数据进行匹配,其次分析南北两极不同海冰密集度下CSCAT后向散射系数的季节性变化,厘清CSCAT海冰后向散射系数的时空分布特征,为后续构建海冰后向散射地球物理模式函数(Geophysical Model Function,GMF)奠定基础.结果表明,CSCAT后向散射系数随海冰密集度的增加而增强.海冰密集度较低时,CSCAT在南北两极的后向散射系数具有良好的一致性,但存在明显的风速调制效应,且该效应随着海冰密集度的增加逐渐减弱.研究结果为利用扇形波束旋转扫描散射计进行海冰密集度遥感提供参考.

    中法海洋卫星(CFOSAT)散射计海冰密集度(SIC)后向散射系数时空分布特征

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    CFOSAT与MetOp卫星散射计12.5 km产品反演风速交叉验证分析

    高理孔祥宁李玉张秀芝...
    91-100页
    查看更多>>摘要：按照30 min和50 km的时空窗口,对2021-2022年同期在轨的中法海洋卫星(China-France Oceanography SATellite,CFOSAT)微波散射计(SCATterometer,简记为"CSCAT")与 MetOp(Meteorological Operational)卫星 A、B、C 星先进散射计(Advanced SCATterometer-A/B/C,ASCAT-A/B/C)反演海面风速进行交叉配对,进而对匹配数据进行降雨和陆地质控、匹配数据相关分析、相对误差和风速分布偏差分析,结果如下:(1)质量控制后CSCAT与ASCAT-A反演风速相关系数为0.94～0.97,均方根误差为 0.82～1.89 m·s-1.(2)2 m·s-1以下风速段 CSCAT 比 ASCAT-A/B/C 大30％～70％,2～21 m·s-1 风速段 CSCAT 比 ASCAT-A 小 0～5％,2～3 m·s-1 风速段 CSCAT 较 ASCAT-B/C 大 3％～30％,4～17 m·s-1 风速段 CSCAT 比 ASCAT-B/C 小 2％～10％.(3)2021年中国近海整体风速CSCAT大于ASCAT-A,其中1月,东海、南海、菲律宾及以东海域CSCAT比ASCAT-A大0.5～1.5 m·s-1;7月,黄海、南海CSCAT比ASCAT-A大1.0～1.5 m·s-1,与中国近海2021年各月平均风速变化相吻合,表明卫星间风速交叉验证可以很好地揭示卫星间风速的差异.

    中法海洋卫星(CFOSAT)卫星反演风速交叉验证偏差分析

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