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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

历史上海洋微波后向散射通常基于复合表面和布拉格散射理论来解释中等入射角范围内的归一化雷达横截面（nrcs），在较低的入射角准镜面理论已被用来解释散射过程。近些年散射理论的发展表明多重散射起着至关重要的作用。对由各种散射模型反演的归一化雷达后向散射横截面和雷达观测数据进行比较，讨论散射截面在不同风速、频率、入射角及极化状态下的变化趋势以及模拟值与观测值间的差异，从而加强对海面微波散射物理机制的理解并完善其框架。

国内外研究现状

海洋微波后向散射的传统观点是基于复合表面和准镜面理论。随着散射理论的发展，近些年提出了许多经典的微波后向散射物理散射模型，包括多尺度模型、复合表面模型、复合表面布拉格散射(cb)模型和半经验全模型等。多尺度模型在0到50的入射角范围内验证了各种搜集的数据，并且认定它的有效入射角范围大约是在0到89之间。半经验全模型考虑了布拉格机制和非布拉格散射机制，获得了中等入射角下对nrcs的一致描述。前两者能够反演共极化雷达横截面，cb模型覆盖了对包括交叉极化的四极化雷达回波的验证，它成功验证了中等入射角度下的共极化数据，但是对于去极化数据理论值低估了2-8db，在高风速区域有差异增大的趋势。纯布拉格或cb模型一般高估了极化比，但半经验模型与观测值有着更好的一致性。

hwang和plant[2010]的研究表明明d，e和h谱模型的风速适用范围一般为120 m/s，而高风况粗糙度谱可将风速覆盖到50m/s以上，也使峰值波周期变得过长而不合实际。d谱能够在从毫米延伸到大约300m的波长范围内计算波高方差谱，但其角扩展函数在高波数下不具有足够的各向异性。e谱的关键特征是对高低波数域描述的相似性，h谱包括了其他波谱都没有的涌浪影响，但在参数化过程中只考虑了中尺度波分量。

2. 研究的基本内容

近些年对海面特征的识别提出了许多逼真的物理模型，包括多尺度模型、复合表面模型、复合表面布拉格散射模型和半经验模型等，它们一般都能很好地解释大范围入射角内的归一化雷达横截面，但是在高入射角下与原位观测存在较大的偏差。计算这些经典的散射模型在不同风速、频率、入射角及极化状态下的归一化雷达后向散射横截面，与机载和星载等观测数据相比较，找到两者间的差异并且探讨造成这种差异的原因并且分析其中的机理。

海洋表面粗糙度对遥感环境有着重要意义，在主动或被动模式下散射或发射到传感器的信号特征关键取决于受表面波影响的粗糙度条件，所以在讨论海面后向散射的同时我们也十分关注表面波谱。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：首先熟悉并掌握各种物理散射模型的研究范围、机制理论，在此基础上结合程序进一步加深理解，两者辅助学习的同时拓展理论知识，为探究造成预测值与观测值差异的原因打下基础。

进度安排：3月初-3月中旬 主要加强学习理解各种物理散射模型的机制理论；

3月中旬-4月中旬 主要理论知识结合程序进一步加深理解，能够将反演的雷达散射横截面与观测数据相比较，找到造成两者间差异的原因进行讨论；

4. 参考文献

[1]kudryavtsev, v., d. hauser, d. caudal, and b. chapron,2003, a semiempirical model of the normalized radar cross section of the sea surface:1. background model, j. geophys. res., 108(c3), 8054, doi:10.1029/2001jc001003.

[2]elfouhaily, t., b. chapron, k. katsaros, and d. vandermark,1997,a unified directional spectrum for long and short wind driven waves, j. geophys.res., 102, 15,781–15,796, 1997.

[3]hwang, p. a., d. m. burrage, d. w. wang, and j. c. wesson,2013,ocean surface roughness spectrum in high wind condition for microwave backscatter and emission computations, j. atmos. oceanic technol., 30, 2168–2188,doi:10.1175/jtech-d-12-00239.1.