利用散射计测量海面后向散射系数,并通过地球物理模型函数(geophysical model function, GMF)反演得到海面风场。目前散射计风场反演所采用的GMF一般只考虑雷达极化方式、雷达入射角、风速和相对风向对海面后向散射系数的影响,而相关研究表明海表温度(sea surface temperature, SST)对Ku波段散射计风场反演具有不可忽略的影响。文章利用海洋二号A卫星散射计(Haiyang-2AScatterometer,HY2A-SCAT)后向散射系数观测值、欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)再分析风矢量和SST数据,采用人工神经网络方法,建立起一种SST相关的GMF (TNGMF)。对TNGMF进行分析后发现,海面后向散射系数随着SST的增加而增加,并且其增加幅度与雷达极化方式、风速有关。为了对比,文章使用相同数据集和相同方法建立了不包含SST的GMF (NGMF),将美国国家航天航空局散射计-2 (National Aeronautics and Space Administration Scatterometer-2, NSCAT2) GMF、TNGMF和NGMF分别用于HY2A-SCAT风场反演实验。试验结果表明,采用NSCAT2 GMF、NGMF反演得到的风速在低温时系统性偏小,在高温时系统性偏大;而TNGMF可较好地纠正SST对风速偏差均值的影响,从而提高反演风场质量。
星载微波散射计是获取全球海面风场信息的主要手段,HY-2B卫星散射计的成功发射为全球海面风场数据获取的持续性提供了重要保障。本文利用欧洲中期天气预报中心(EuropeanCenter forMedium-RangeWeatherForecasts,ECMWF)再分析风场数据、热带大气海洋观测计划(TropicalAtmosphereOceanArray,TAO)和美国国家数据浮标中心(National Data Buoy Center,NDBC)浮标获取的海面风矢量实测数据,对HY-2B散射计海面风场数据产品的质量进行统计分析。分析表明,HY-2B风场与ECMWF再分析风场对比,在4~24m·s^-1风速区间内,风速和风向均方根误差(root mean squareerror,RMSE)分别为1.58m·s^-1和15.34°;与位于开阔海域的TAO浮标数据对比,风速、风向RMSE分别为1.03m·s^-1和14.98°,可见HY-2B风场能较好地满足业务化应用的精度要求(风速优于2m·s^-1,风向优于20°)。与主要位于近海海域的NDBC浮标对比,HY-2B风场的风速、风向RMSE分别为1.60m·s^-1和19.14°,说明HY-2B散射计同时具备了对近海海域风场的良好观测能力。本文还发现HY-2B风场质量会随风速、地面交轨位置等变化,为用户更好地使用HY-2B风场产品提供参考。
