海面风场融合技术研究进展

程玉鑫,戈书睿,袁凌峰（.解放军理工大学气象海洋学院，江苏南京，0；.海军海洋水文气象中心，北京，00000）



海面风场融合技术研究进展

程玉鑫1,戈书睿1,袁凌峰2
（1.解放军理工大学气象海洋学院，江苏南京，211101；2.海军海洋水文气象中心，北京，100000）

摘要：数据融合的概念始于70年代初期，最初主要应用于军事领域。数据融合技术应用于海面风场融合领域可有效提高气象、海洋等产品的探测精度，具有广阔的应用前景和重要的研究价值。

关键词：数据融合;海面风场;探测精度

许多研究证明多源数据的融合有利于提高气象、海洋等产品的探测精度，随着大气、海洋探测技术的快速发展以及越来越多的海洋遥感探测卫星的升空，海面风场的探测数据也日益增多。与此同时，海面风场融合的相关研究也得到了快速的发展。目前，应用于海面风场融合的方法主要有：支持向量机、最优插值法、逐步订正法、小波变换法、变分法、卡尔曼滤波法以及D-S理论等方法。

1　海面风场融合技术国外研究现状

在国外，Chin等（1998）采用基于多分辨率分析的插值算法将散射计数据与模式风场数据进行了融合。Chao等（2002）采用二维变分方法将区域中尺度大气模式风场与卫星散射计海面风矢量相融合，得到海面风场融合数据，该数据与独立的观测数据相比，具有更高的相关性和更小的均方根误差，并能揭示小尺度的细微结构。Atlas等（2008）进一步通过变分方法融合辐射计数据（SSM/I海面风速）、常规观测资料和欧洲中期数值预报中心分析值，生成了变分分析风场。此外，美国（National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA）国家气候数据中心（NCDC）开发的基于多星观测交叉校正（Cross Calibrated Multiple Satellite Observation）融合产品，具有高精度和高空间分辨率的特点，可每6小时提供一次全球海域分辨率0.25°×0.25°的10m海面风场产品。美国国家大气研究中心（National Center for Atmospheric Research，NCAR）发布的QSCAT-NCEP混合风场资料由散射计QuickSCAT的风场数据与NCEP再分析资料融合获得，该产品时间间隔为6h，可提供全球范围（88S°～88N°）内分辨率0.5°×0.5°的风场产品。

2　海面风场融合技术国内研究现状

国内学者针对海面风场融合的研究起步较晚，目前仍处于理论研究阶段，距离业务应用还有一定的距离。庄照荣等（2004）系统分析了风场融合中背景误差协方差结构的统计特征及其对三维变分同化系统的影响，并利用0306号热带气旋苏迪罗进行试验验证，热带气旋路径的预测效果得到了明显改善。李艳兵等（2006）通过变分方法将RSS多星融合风场产品同NCEP再分析资料及浮标实测资料进行融合，获得了初步的海面风场融合产品。蒋兴伟等（2010）利用统计差值方法将星载微波散射计NSCAT、QuikSCAT和SeaWind on ADOES-П的全球海面风速和方向L2B数据进行融合，构建了气候态的逐月全球海面风场、风应力场和风应力旋度场（简称为SCAT），分辨率最高可达0.25°×0.25°。

3　结论

多源数据融合应用于全球海面风场观测已成为未来发展的趋势。而我国作为拥有三万两千公里海岸线，近海管辖面积达3000000km2的海洋大国，亟需拥有更多、更精确的多源数据海面风场融合产品，以实现对所属乃至全球海域的实时动态监测。

参考文献

[1] 王慧鹏.基于变分法的海面风场融合技术研究. 2013, 解放军理工大学硕士学位论文.

[2] Chin,T.M.,R.F.Milliff,and W.G.Large,1998: Basinscale,high-wavenumber sea surface wind fields from a multiresolution analysis of scatterometer data.Journal of Atmospheric and Oceanic Technology,15,741-763.

[3] Chao,Y.,Z.Li,J.C.Kindle,J.D.Paduan,and F. P.Chavez,A highresolution surface vector wind product for coastal oceans: Blending satellite scatterometer measurements

with regional mesoscale atmospheric model simulations, Geophys. Re. Lett. 30(1),1013.

[4] Atlas,R.,R.Hoffman,and S.Bloom,1993. Surface wind velocity over the oceans.Atlas of Satellite Observations Related to Global Change,Gurney R J, Foster J L,Parkinson C L,Eds.,Cambridge University Press,129-139.

[5] Zhang,H.-M.,J.J.Bates,and R.W.Reynolds: Assessment of composite global sampling: sea surface wind speed. Geophys.Res, 2006a. Letters,33(17), L17714.

[6] QSCAT and NCEP Blended Winds,Research Issues.2008.

[7] 庄照荣. 背景场误差的结构特征及其对三维变分同化影响的研究[D]. 中国气象科学研究院, 2004.

[8] 李艳兵,立体观测指定云顶高与利用卫星资料计算海上风场.解放军理工大学博士学位论文,2006.

[9] 蒋兴伟,宋清涛.海洋卫星微波遥感技术发展现状与展望[J].科技导报. 2010,28(3):105-111.

程玉鑫（1990-），男，黑龙江鸡西人，硕士研究生，研究方向为海洋遥感

The research progress of the ocean wind fusion technology

Cheng Yuxin1,Ge Shurui1,Yuan Lingfeng2
(1.College of Meteorology and Oceanography,PLA University of Science and Technology Nanjing
211101,china; 2.Navy hydrometeorological center Beijing，100000,china）

Abstract：Began in the early 70 s, the concept of data fusion,the original is mainly used in military field.Data fusion technology is applied in the convergence of sea surface wind field can effectively improve the detecting precision of the weather,ocean,and other products,has a broad application prospect and important research value.

Keywords：data fusion;ocean surface wind field;detection accuracy

作者简介

基金项目：国家自然科学基金（批准号：41475019）

中图分类号：P732.7

文献标识码：A