海表面流对一维分形海面电磁后向散射的影响

摘要

海流可以使海上污染物扩散，诸如原油泄漏、海上垃圾、赤潮爆发和相应的海洋环境变化，因此海流对于远近海环境有显著影响。
　　本论文根据浪-流相互作用机制，建立起了线性和非线性分形海面浪-流耦合模型。利用建立的模型，数值模拟了海流对海浪波形及海浪谱的影响。研究结果表明:当海流方向与海浪传播方向相同时，海流使得不同波长海浪的波幅变小，波长变大，波高分布的峰度增大，谱强度减弱，同时海浪谱向频率较小的方向漂移;当海流方向与海浪传播方向相反时，海流则使得不同波长海浪的波幅变大，波长变小，波高分布的峰度减小，海浪谱强度增强，海浪谱向频率较大的方向漂移;受到相同海流影响时，非线性海面的峰度要大于线形海面的峰度，海流对于线性和非线性分形海面高度概率密度分布曲线的偏度影响很小，甚至可以忽略;海流对海面海浪谱的作用要比非线性化的作用大很多，这意味着海流很大程度上改变了海浪谱强度及其分布，因此在海面的电磁回波信号中可以体现海流的影响。
　　另外，海表面流同样会对电磁后向散射信号产生重要影响，且可能成为合成孔径雷达成像的重要机制之一。在一维分形海面浪-流耦合模型的基础上，我们提出了一种一维分形表面流海面电磁散射模型，并模拟真实海况的电磁散射信号，结果显示:海流对海面电磁后向散射截面具有较大影响，有海流海面和无海流海面后向散射雷达截面差异随着入射角和海流的增大而增加，结果显示与无海流海面电磁散射信号相比，海流沿着海浪传播方向传播时，海流的存在会减弱电磁后向散射信号，相反，当海流迎着海浪传播的方向传播时，海流的存在会增大电磁后向散射信号。我们建立的模型可以用来研究有海流存在海面的SAR成像机制研究。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 研究目的及意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 海表面流探测研究进展

1．2．2 海边表征及其电磁散射研究进展

1．3 本论文主要研究内容

第二章 海面电磁散射研究方法综述

2．1 双尺度动态分形粗糙海面电磁散射

2．1．1 动态分形海面模型

2．1．2 双尺度模型下的后向散射截面

2．2 粗糙面及其上方目标复合电磁散射的混合算法

2．2．1 分形粗糙海面的模型

2．2．2 混合算法

2．3 盒维数方法计算二维分形海面电磁后向散射系数

2．3．1 二维分形海面模型

2．3．2 后向散射系数推导

2．3．3 盒维数的定义和估计方法

2．4 统计模型和归一化带限Weierstrass分形模型相结合的二维海面模型

2．4．1 改进的二维分形海面模型

2．4．2 方向海谱的求解

2．5 小结

第三章 一维分形海面浪-流耦合表征及其电磁散射模型

3．1 一维浪-流耦合分形海面表征模型

3．1．1 一维线性分形海面表征

3．1．2 一维非线性分形海面表征

3．1．3 一维浪-流耦合线性分形海面表征

3．1．4 一维浪-流耦合非线性分形海面表征

3．2 一维浪-流耦合分形海面电磁后向散射模型

3．3 小结

第四章 海表面流对浪-流耦合海面及其电磁后向散射的影响

4．1 海表面流对一维浪-流分形海面的参数及海浪谱的影响

4．1．1 海流对海浪波形的影响

4．1．2 海流对海浪谱影响

4．2 海表面流对于浪-流耦合海面的电磁后向散射信号的影响

4．3 小结

第五章 总结与展望

5．1 本文总结

5．2 创新点

5．3 存在的不足及展望

参考文献

致谢

作者简介