[论文解读] Persistency of ocean swell fields observed from space

Fabrice Collard, Fabrice Ardhuin+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 12, 2008

Ocean Waves and Remote Sensing被引用 1

一句话总结

本研究利用全球卫星合成孔径雷达（SAR）数据，在波模式采样下系统观测长周期海洋涌浪系统。通过应用几何光学方法以最小化SAR映射失真，该方法可实现对涌浪传播的精确追踪，从而实现提前最多6天的可靠涌浪到达时间预测。

ABSTRACT

Abstract. Using global satellite Synthetic Aperture Radar (SAR) observations, swell systems are confirmed to travel over very large distances across ocean basins. To yield global and almost continuous coverage of these very well organized wave systems emanating from the different intense storms, a geometrical optics approach is applied. The data are gathered globally and systematically, but the SAR-derived peak wavelength and directional parameters are restricted to the longer swell detected systems for which the SAR-mapping distortion is minimal. Owing to the quality of the retrieved swell parameters, the methodology is shown to provide accurate estimates of the swell arrival times up to 6 days ahead. Satellite Synthetic Aperture Radar (SAR) observations can provide a global view of ocean swell fields when using a specific ”wave mode ” sampling. In this global and systematic dataset, we restricting the SAR-derived peak wavelength and directional parameters to the longer swell systems for which the SAR mapping distortion is minimal. The persistency of swells, that travel over very large distances across ocean basins, is used to fill gaps in the observation record with a geometrical optics approach. This provides

研究动机与目标

• 利用卫星SAR数据系统性地观测和绘制全球大洋盆地中的长周期海洋涌浪系统。
• 通过利用涌浪系统在长距离上的持久性，填补涌浪记录中的观测空白。
• 利用高质量SAR反演参数，提高涌浪到达时间预测的准确性。
• 将分析限制在SAR映射失真最小的较长涌浪系统上，以确保数据可靠性。

提出的方法

• 应用几何光学方法，对大洋盆地中涌浪传播进行建模与追踪。
• 使用全球性、系统性的SAR观测数据，采用专用的“波模式”采样，以确保连续的空间覆盖。
• 仅选择长涌浪系统进行分析，依据其在峰值波长和方向参数上的SAR映射失真最小。
• 系统性地从SAR数据中反演涌浪参数（峰值波长和方向），以确保数据质量和一致性。
• 利用涌浪在大距离上的持久性，填补海洋涌浪记录中的观测空白。
• 将SAR反演的涌浪参数整合为全球性、时间分辨的数据库，用于长期涌浪追踪。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否利用卫星SAR数据可靠地观测和追踪整个大洋盆地范围内的长周期涌浪系统？
• RQ2 涌浪的持久性在多大程度上能够实现其到达时间的精确预测？
• RQ3 SAR映射失真如何影响涌浪参数的反演？是否可通过选择性使用数据来最小化其影响？
• RQ4 使用此SAR方法，涌浪到达时间预测的最大提前时间可达多久？

主要发现

• 确认涌浪系统可在大洋盆地中远距离传播，且保持结构的相干性。
• 几何光学方法可实现提前最多6天的涌浪到达时间精确估计。
• SAR反演的峰值波长和方向参数在长涌浪系统中最为可靠，且SAR映射失真最小。
• 波模式下的全球系统性SAR观测可实现对有序涌浪场的连续覆盖。
• 该方法通过利用长距离涌浪持久性，有效填补了涌浪记录中的观测空白。
• 反演的涌浪参数质量支持对海洋涌浪动力学进行稳健的大尺度监测。