近表层流遥感中谱泄漏引起的偏差
大气与海洋物理
2023-11-03 v1
摘要
从波场影像中遥感测量 subsurface 水流已成为一种常用技术。我们研究此类测量中由谱泄漏引起的偏差与误差，并提出缓解措施。提取三维波谱中的峰值与静水中已知频散关系之间的偏差，并将其解释为流致多普勒频移，由此推断 subsurface 流。然而，离散傅里叶变换的使用在邻近频率 bin 之间引入了谱泄漏。通过分析符合真实输入谱的合成生成波数据，我们表明尽管实际上不存在流，仍可“测量”到虚假流，其量值可达谱峰处相速度的显著比例。我们分析了数据锥化、多普勒频移提取方法、有限的波数与频率分辨率、输入谱的尖窄度与角宽度，以及波与多普勒频移速度方向间的平均失准的影响。输入波谱在频率与/或方向上的宽度越窄，偏差越大。窗函数的使用在几乎所有情况下减轻了严重程度，但在空间上比在时间上更有效地缓解了有限分辨率的影响。当存在流时，绝对偏差基本不变；当波与流大致对齐时，锥化大大减轻了伴随偏差，而在横流情况下，即便对锥化后的数据偏差仍显著。
引用
@article{arxiv.2311.01265,
title = {Biases from spectral leakage in remote sensing of near-surface currents},
author = {Stefan Weichert and Benjamin K. Smeltzer and Simen Å. Ellingsen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.01265},
year = {2023}
}