基于卫星观测与风浪谱建模的海洋表面粗糙度研究
地球物理
2022-09-14 v1
摘要
许多风浪谱模型在输入风速与波龄的条件下可提供优异的波高预测。然而，它们对表面粗糙度的量化存在显著差异。海洋表面粗糙度通常由均方斜率表示，其在开阔海域的直接测量仍是一项挑战性任务。星载微波海洋遥感可提供海洋表面粗糙度信息。卫星平台可在广泛环境条件下实现全球覆盖。本文给出由 L、Ku 和 Ka 波段（约 1.6、14 和 36 GHz）星载微波高度计与反射计获取的低通均方斜率（LPMSS）数据。LPMSS 数据表示谱积分的海洋表面粗糙度，其上截止波数分别为 11、95 和 250 rad/m，最大风速分别为 80、29 和 25 m/s。更好地理解海洋表面粗糙度对改进风浪谱建模这一目标十分重要。本文的分析表明，在超过两个数量级的波数范围（0.3 至 30 rad/m）内，谱分量遵循将无量纲谱与风摩擦速度和波相速度之比关联的幂函数。幂函数指数为 0.38，远小于经典平衡谱函数所预期的 1。这可能表明波浪破碎不仅是能量汇，也是覆盖约 20 m 及更短波长宽带的粗糙度生成源。
引用
@article{arxiv.2204.11591,
title = {Ocean Surface Roughness from Satellite Observations and Spectrum Modeling of Wind Waves},
author = {Paul A. Hwang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.11591},
year = {2022}
}
备注
36 pages including 2 supplements, 10 figures