解效白,吳元清,劉 洪,周文君
(1.中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第八研究院,南京 211153;2. 鹽城市氣象局,江蘇 鹽城 224000)
黃海南部海域是我國(guó)海上活動(dòng)最活躍的區(qū)域之一,也是氣候條件比較復(fù)雜的區(qū)域。在黃海南部強(qiáng)對(duì)流天氣、臺(tái)風(fēng)、海霧、寒潮等現(xiàn)象頻發(fā),不但給海洋資源開發(fā)、海洋空間利用、海洋權(quán)益維護(hù)等各種海洋活動(dòng)和沿海居民生活造成諸多不便,而且也會(huì)造成生命和財(cái)產(chǎn)損失。為了有效地支持海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展、保障人民安居樂業(yè)、維護(hù)海洋主權(quán)權(quán)益,就必須對(duì)海洋動(dòng)力環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)、全面的監(jiān)測(cè),進(jìn)而提供精準(zhǔn)的多時(shí)長(zhǎng)、多尺度海洋環(huán)境預(yù)報(bào)和災(zāi)害預(yù)警。目前,海洋動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)主要依賴浮標(biāo)、海洋調(diào)查船、潛標(biāo)、島嶼站等常規(guī)觀測(cè)系統(tǒng)。這些觀測(cè)站一般離海岸較近,只能獲取局部點(diǎn)或線上的數(shù)據(jù),覆蓋面積小,容易受周圍環(huán)境的影響,有時(shí)不能提供惡劣天氣下的信息,無法全面反映海域的真實(shí)狀況,且使用和維護(hù)都十分困難,不能滿足實(shí)際業(yè)務(wù)應(yīng)用的需求。[1]隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展,星載微波散射計(jì)也可以用于反演洋面風(fēng)向風(fēng)速,但衛(wèi)星反演風(fēng)場(chǎng)的空間分辨率最小也要達(dá)到12.5 km。[2]
近年來,高頻地波雷達(dá)海洋環(huán)境探測(cè)技術(shù)得到了快速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。高頻地波雷達(dá)是基于高頻波段(3~30 MHz)電磁波與海面風(fēng)浪相互作用而產(chǎn)生散射的原理,通過回波信號(hào)及相關(guān)算法處理進(jìn)而得到海態(tài)信息(風(fēng)場(chǎng)、海浪場(chǎng)和海流)的監(jiān)測(cè)。[3]與傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法不同,高頻地波雷達(dá)可以全天候大范圍監(jiān)測(cè)海洋狀況,具有系統(tǒng)穩(wěn)定、高時(shí)空分辨率、探測(cè)面積廣、使用和維護(hù)費(fèi)用低等特點(diǎn),已成為海洋動(dòng)力學(xué)和氣象學(xué)的研究熱點(diǎn)。[4-6]作為一種覆蓋面積廣、全天候、高頻次、低維護(hù)成本的海洋遙感設(shè)備,高頻地波雷達(dá)必將成為海洋監(jiān)測(cè)中經(jīng)濟(jì)、可靠的有效工具。[7-9]陳洪濱等[10]指出,為了快速建設(shè)好海洋氣象綜合觀測(cè)系統(tǒng),盡早完成格點(diǎn)化海洋氣象精細(xì)化產(chǎn)品,必須進(jìn)一步研發(fā)與驗(yàn)證新型氣象觀測(cè)儀器的數(shù)據(jù)可用性,并將其應(yīng)用至數(shù)值模式產(chǎn)品中,建立全面的海洋信息觀測(cè)和預(yù)報(bào)網(wǎng)。
濱海高頻地波雷達(dá)站位于江蘇省鹽城市濱??h古黃河入海口附近(120.285°E,34.238°N)。近幾年地波雷達(dá)數(shù)據(jù)已趨于穩(wěn)定。但是,由于地波雷達(dá)容易受到環(huán)境等因素的干擾,這種干擾隨時(shí)間變化而變化。[11]因此,分析地波雷達(dá)探測(cè)海況信息的數(shù)據(jù)可用性、總結(jié)不同環(huán)境對(duì)雷達(dá)參數(shù)的影響規(guī)律、綜合研究高頻地波雷達(dá)在海洋監(jiān)測(cè)中應(yīng)用顯得尤為重要。本文利用江蘇濱海最新的地波雷達(dá)監(jiān)測(cè)資料(2017年8月到2018年8月)和射陽港氣象浮標(biāo)站(120.5°E,34.8°N)觀測(cè)資料,將地波雷達(dá)數(shù)據(jù)與浮標(biāo)站數(shù)據(jù)做對(duì)比分析,檢驗(yàn)地波雷達(dá)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可用性,總結(jié)不同情況下地波雷達(dá)數(shù)據(jù)的變化規(guī)律,同時(shí)將地波雷達(dá)反演數(shù)據(jù)與衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,準(zhǔn)確評(píng)價(jià)雷達(dá)性能,以期為高頻地波雷達(dá)在海洋氣象業(yè)務(wù)中的應(yīng)用提供技術(shù)支撐。
江蘇省濱海高頻地波雷達(dá)站具體參數(shù)詳見表1。該雷達(dá)海況參數(shù)的反演方法主要是基于Barrick提出的一階和二階回波譜理論,反演得到的參數(shù)主要是海洋淺表海流、海面浪高和海面低空風(fēng)場(chǎng)。[12-13]
表1 濱海站地波雷達(dá)相關(guān)參數(shù)
驗(yàn)證濱海地波雷達(dá)站風(fēng)浪場(chǎng)數(shù)據(jù)來自于探測(cè)范圍內(nèi)的氣象浮標(biāo)站(120.5°E,34.8°N)。該浮標(biāo)站數(shù)據(jù)有分鐘級(jí)數(shù)據(jù)、10分鐘平均數(shù)據(jù),參數(shù)包括海流、風(fēng)場(chǎng)、浪高等多要素。浮標(biāo)站已經(jīng)過數(shù)據(jù)標(biāo)定,數(shù)據(jù)質(zhì)量可信。選取數(shù)據(jù)的時(shí)間段均為2017年8月至2018年8月。地波雷達(dá)與浮標(biāo)站的相對(duì)位置見圖1。
圖1 地波雷達(dá)與浮標(biāo)站的位置(標(biāo)注1為浮標(biāo)站)
龔子平等[14]指出,地波雷達(dá)的產(chǎn)品參數(shù)基本可以用3種方法來進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證:其1是從宏觀上判斷地波雷達(dá)的性能,比如臺(tái)風(fēng)期間地波雷達(dá)風(fēng)場(chǎng)的變化規(guī)律;其2是應(yīng)用衛(wèi)星反演的大面積風(fēng)場(chǎng)分布規(guī)律與地波雷達(dá)進(jìn)行對(duì)比,但由于衛(wèi)星數(shù)據(jù)分辨率的限制只能大致對(duì)比風(fēng)場(chǎng)的變化趨勢(shì);其3利用單點(diǎn)站的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析,比如浮標(biāo)站、自動(dòng)監(jiān)測(cè)站或者海洋監(jiān)測(cè)平臺(tái)等。本文就是采用第2種和第3種方法分別用浮標(biāo)站數(shù)據(jù)、衛(wèi)星反演風(fēng)場(chǎng)資料與雷達(dá)反演數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,并利用地波雷達(dá)數(shù)據(jù)對(duì)江蘇影響較大的臺(tái)風(fēng)個(gè)例進(jìn)行分析。
何艷麗等[15]提出使用數(shù)據(jù)獲取率、可用性、標(biāo)準(zhǔn)差、相對(duì)誤差等統(tǒng)計(jì)方法對(duì)海流、海浪、風(fēng)場(chǎng)這3個(gè)要素進(jìn)行對(duì)比分析。數(shù)據(jù)獲取率可定義為
其中,s表示理論上應(yīng)該輸出的數(shù)據(jù),但受環(huán)境及其他外在因素的影響,地波雷達(dá)探測(cè)到的數(shù)據(jù)并不完整;n表示實(shí)際探測(cè)到的正常有效數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可用性可定義為
其中,m表示對(duì)比差值在最大誤差允許范圍內(nèi)的有效數(shù)據(jù)。此處的最大誤差允許范圍閾值設(shè)定為:風(fēng)速>10 m/s時(shí)最大誤差為5 m/s,風(fēng)速<10 m/s時(shí)最大誤差為3 m/s,風(fēng)向最大誤差為30°,浪高最大誤差為0.5 m。[16]
以濱海地波雷達(dá)探測(cè)范圍內(nèi)的浮標(biāo)站(120.5°E,34.8°N)探測(cè)的風(fēng)向風(fēng)速、海流及浪高信息作為參考,將地波雷達(dá)反演出的此點(diǎn)的海態(tài)信息與浮標(biāo)站的信息做對(duì)比,從2017年9月到2018年8月的地波雷達(dá)的數(shù)據(jù)中每個(gè)月隨機(jī)抽取一天,分別統(tǒng)計(jì)獲取率、可用性及標(biāo)準(zhǔn)差,以此來驗(yàn)證地波雷達(dá)的數(shù)據(jù)可用性。
隨機(jī)抽取12天全天海態(tài)信息數(shù)據(jù)與浮標(biāo)站數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。表2給出風(fēng)速的各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)值??梢钥闯觯旱夭ɡ走_(dá)整體的風(fēng)向獲取率較高,基本都能達(dá)到90%以上,而風(fēng)速的獲取率與風(fēng)速大小有關(guān),風(fēng)速較大時(shí)數(shù)據(jù)獲取率較高,風(fēng)速較小時(shí)數(shù)據(jù)獲取率較低。例如,2017年10月15日和2018年2月1日平均風(fēng)速3 m/s,對(duì)應(yīng)的風(fēng)速獲取率分別為82%和68.8%,對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)可用性也較低。風(fēng)速的平均偏差最大值出現(xiàn)在2018年3月7日,其對(duì)應(yīng)的日平均風(fēng)速4.6 m/s。標(biāo)準(zhǔn)差的最大值出現(xiàn)在2017年10月15日,其對(duì)應(yīng)的日平均風(fēng)速僅3.1 m/s,均是低風(fēng)速海況。而平均風(fēng)速較大的2018年1月9日(日平均風(fēng)速11.3 m/s)數(shù)據(jù)獲取率和可用性均在90%以上,風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)差僅2.84 m/s。從數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn),地波雷達(dá)風(fēng)速缺測(cè)較多的時(shí)間段主要集中在夜晚到早晨,尤其是低風(fēng)速海況時(shí)數(shù)據(jù)獲取率和可用性均較低。
表2 地波雷達(dá)探測(cè)風(fēng)速數(shù)據(jù)獲取率、可用性、平均偏差及標(biāo)準(zhǔn)差
從表2中還可以看出,風(fēng)向的數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定,且其獲取率較風(fēng)速獲取率高。除2018年5月14日的風(fēng)向獲取率為88.1%外,其他時(shí)段的獲取率均達(dá)到95%以上。風(fēng)向的平均偏差范圍在5°~30°,標(biāo)準(zhǔn)差的范圍在10°~58°,數(shù)據(jù)可用性差異較大。風(fēng)向的平均偏差最大值和標(biāo)準(zhǔn)差最大值均出現(xiàn)在2018年2月1日,日平均風(fēng)速3.0 m/s的低風(fēng)速海況。風(fēng)向的平均偏差最小值出現(xiàn)在2018年1月9日,日平均風(fēng)速11.3 m/s的高風(fēng)速海況??梢?,風(fēng)向的可用性也與風(fēng)速大小有一定關(guān)系。但整體而言,風(fēng)向的數(shù)據(jù)獲取率高于風(fēng)速。這與風(fēng)向風(fēng)速的反演算法相關(guān):風(fēng)向、海流信息是由雷達(dá)回波信號(hào)的一階譜(易識(shí)別)反演得到,而風(fēng)速和浪高信息是由二階譜(難識(shí)別)得到的。[1,17]由此可見,地波雷達(dá)在反演低風(fēng)速海況數(shù)據(jù)時(shí)的算法還有待進(jìn)一步提升。
在隨機(jī)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn),地波雷達(dá)反演風(fēng)向風(fēng)速的數(shù)據(jù)獲取率和可用性與風(fēng)速大小有一定關(guān)系。當(dāng)風(fēng)速較小時(shí),數(shù)據(jù)獲取率、可用性較低,偏差較大;當(dāng)風(fēng)速較大時(shí),數(shù)據(jù)獲取率、可用性較高,且偏差較小。王曙曜等[11]指出,產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是由于雷達(dá)反演算法中假設(shè)了布拉格波的主波方向與風(fēng)向一致,如果風(fēng)速較小時(shí)海浪方向并不能代表風(fēng)向。根據(jù)高頻地波雷達(dá)的發(fā)射頻率(f=10.75 MHz)和諧振海浪波長(zhǎng)(λ=14 m)的關(guān)系計(jì)算,諧振海浪的波速為4.7 m/s。[16]
(1)
其中,T是諧振海浪波周期,v是諧振海浪波波速。因此,將風(fēng)速按照諧振波速大小分為大于4.7 m/s和小于4.7 m/s兩段,分別計(jì)算獲取率、可用性、標(biāo)準(zhǔn)差和相關(guān)性。
抽選3段地波雷達(dá)連續(xù)的探測(cè)數(shù)據(jù),分別為2018年1月1日到1月10日、2018年5月10日到5月21日、2018年6月16日到6月24日共31天數(shù)據(jù)。理論上所選時(shí)段應(yīng)該探測(cè)的風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)為4 464組,實(shí)際地波雷達(dá)探測(cè)的風(fēng)速數(shù)據(jù)為4 272組,風(fēng)速獲取率為95.7%;探測(cè)風(fēng)向數(shù)據(jù)4 361組,風(fēng)向獲取率為97.7%。地波雷達(dá)的缺測(cè)數(shù)據(jù)主要集中在20:00-03:00時(shí)段內(nèi)。以浮標(biāo)站的風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn),將數(shù)據(jù)分為大于4.7 m/s和小于4.7 m/s兩段進(jìn)行分析。表3和表4給出了分段后雷達(dá)數(shù)據(jù)與浮標(biāo)站數(shù)據(jù)的對(duì)比情況。在低海況下(小于4.7 m/s)地波雷達(dá)探測(cè)風(fēng)速的獲取率、可用性均很低,平均偏差和標(biāo)準(zhǔn)差較大,且相關(guān)性低。根據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),當(dāng)浮標(biāo)站風(fēng)力在1~3 m/s時(shí),地波雷達(dá)反演風(fēng)速仍在5~8 m/s,偏差較大,數(shù)據(jù)不可用,可信度不高。高風(fēng)速海況下(大于4.7 m/s)風(fēng)向風(fēng)速可用性均達(dá)到80%以上,達(dá)到雷達(dá)性能的基本指標(biāo)要求,平均偏差和標(biāo)準(zhǔn)差均顯著減小,且風(fēng)速相關(guān)性達(dá)到0.78,風(fēng)向相關(guān)性達(dá)到0.85,數(shù)據(jù)可信度較高,基本滿足業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。由此說明,地波雷達(dá)比較適宜高風(fēng)速海況信息的探測(cè)。
表3 不同風(fēng)力大小地波雷達(dá)探測(cè)風(fēng)速的各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)
表4 不同風(fēng)力大小地波雷達(dá)探測(cè)風(fēng)向的各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)
根據(jù)上述抽選的3個(gè)時(shí)間段對(duì)地波雷達(dá)反演出的海流數(shù)據(jù)和浮標(biāo)站數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析(兩者的時(shí)間分辨率一致,均為10 min一組數(shù)據(jù))。結(jié)果發(fā)現(xiàn):流向流速的數(shù)據(jù)獲取率均達(dá)到98%以上,且流向的數(shù)據(jù)可用性為84.4%,流速的數(shù)據(jù)可用性為91.3%;流向的平均偏差為22°,相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.83,而流速的平均偏差為40 mm/s,相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.90。此統(tǒng)計(jì)結(jié)果說明雷達(dá)海流數(shù)據(jù)的探測(cè)結(jié)果與浮標(biāo)站有很好的一致性。圖2給出了雷達(dá)探測(cè)海流流速和浮標(biāo)站流速的散點(diǎn)分布情況,數(shù)據(jù)基本分布在y=x的左右,說明海流數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可信度均很高。
圖2 地波雷達(dá)反演海流流速和浮標(biāo)站流速的散點(diǎn)分布圖
浪高反演是采用Barrick提出的浪高反演經(jīng)驗(yàn)?zāi)P蚚12-13]。浪高和風(fēng)速的反演均依賴于二階回波譜。如果海面處于低海況狀態(tài),同時(shí)雷達(dá)發(fā)射頻率較低,那么此時(shí)雷達(dá)反演出的浪高和風(fēng)速誤差較大。[1]現(xiàn)抽選2018年5月10日到5月21日、2018年6月12日到6月20日這兩段時(shí)間雷達(dá)反演的浪高數(shù)據(jù)和浮標(biāo)站數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析,數(shù)據(jù)的總獲取率為75%,可用性為78.8%。在可用數(shù)據(jù)中,雷達(dá)與浮標(biāo)站數(shù)據(jù)的平均偏差為0.27 m,標(biāo)準(zhǔn)差為0.45 m,在誤差范圍以內(nèi),兩者的相關(guān)性達(dá)0.71,相關(guān)性較好。由于雷達(dá)對(duì)低海況狀態(tài)下的浪高反演誤差較大,因此對(duì)浪高>1 m的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)單獨(dú)進(jìn)行分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn):當(dāng)浪高>1 m時(shí),數(shù)據(jù)吻合度更好,相關(guān)系數(shù)提高到了0.8,平均偏差從0.27 m減小到0.15 m,標(biāo)準(zhǔn)差從0.45 m減小到0.3 m,數(shù)據(jù)的獲取率和可用性也有大幅提升,均達(dá)到80%以上。圖3給出了浪高>1 m時(shí)兩組數(shù)據(jù)的對(duì)比情況,可以看出:數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)一致,吻合度較好,兩者間相對(duì)誤差較小。同時(shí)發(fā)現(xiàn):當(dāng)浪高<1.5 m時(shí),雷達(dá)數(shù)據(jù)較浮標(biāo)站數(shù)據(jù)略偏大;當(dāng)浪高>2 m時(shí),雷達(dá)數(shù)據(jù)較浮標(biāo)站數(shù)據(jù)略偏小。由此可以說明:地波雷達(dá)對(duì)于高風(fēng)速海況信息的反演完全可以應(yīng)用于海洋氣象監(jiān)測(cè)中,數(shù)據(jù)可信度更高,對(duì)沿海地區(qū)海上大風(fēng)警報(bào)的發(fā)布有一定的指示意義。
圖3 地波雷達(dá)浪高與浮標(biāo)站浪高時(shí)間序列比對(duì)(浪高>1 m的數(shù)據(jù)點(diǎn))
本文利用地波雷達(dá)監(jiān)測(cè)臺(tái)風(fēng)“安比”影響期間風(fēng)浪場(chǎng)的變化,并將地波雷達(dá)數(shù)據(jù)與浮標(biāo)站數(shù)據(jù)做對(duì)比。選取風(fēng)場(chǎng)的起止時(shí)間為2019年7月21日20時(shí)到2019年7月24日08時(shí)。圖4中給出了地波雷達(dá)風(fēng)速與浮標(biāo)風(fēng)速的對(duì)比,可以看出:兩組數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)基本一致,但當(dāng)風(fēng)速>10 m/s時(shí),地波雷達(dá)的風(fēng)速略小于浮標(biāo)站;當(dāng)風(fēng)速<5 m/s時(shí),雷達(dá)數(shù)據(jù)與浮標(biāo)站數(shù)據(jù)的相對(duì)誤差較大??傮w而言,地波雷達(dá)完整地反映了臺(tái)風(fēng)經(jīng)過江蘇時(shí)風(fēng)速的變化趨勢(shì),尤其是風(fēng)速先逐步增大后逐漸減小的變化過程。這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)論一定程度上反映了地波雷達(dá)在臺(tái)風(fēng)影響期間(高風(fēng)速海況下)具有很好的風(fēng)場(chǎng)探測(cè)能力。
圖4 臺(tái)風(fēng)“安比”期間地波雷達(dá)反演風(fēng)速變化(單位:m/s)
圖5給出了臺(tái)風(fēng)期間風(fēng)向變化的對(duì)比圖。從圖中可以看出,地波雷達(dá)與浮標(biāo)站的風(fēng)向變化趨勢(shì)基本一致。從臺(tái)風(fēng)登陸到臺(tái)風(fēng)北上,雷達(dá)完整地反映了風(fēng)向由偏東風(fēng)轉(zhuǎn)東北風(fēng)再逐漸轉(zhuǎn)為東南到偏南風(fēng)的整個(gè)過程。兩組數(shù)據(jù)的平均偏差:3°,標(biāo)準(zhǔn)差:11°,數(shù)據(jù)反映出了雷達(dá)對(duì)于臺(tái)風(fēng)期間風(fēng)向變化的捕捉具有非常好的效果。但是,仔細(xì)對(duì)比兩組數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),地波雷達(dá)在風(fēng)向有轉(zhuǎn)折性變化時(shí)反演出的時(shí)間較浮標(biāo)站有一定滯后。
圖5 臺(tái)風(fēng)“安比”期間地波雷達(dá)反演風(fēng)向變化(單位:°)
臺(tái)風(fēng)期間雷達(dá)關(guān)于浪高的數(shù)據(jù)獲取率達(dá)到91%,雷達(dá)反演的浪高最大值為4.3 m,浮標(biāo)站最大浪高為5 m,兩組數(shù)據(jù)的平均偏差為0.3 m,標(biāo)準(zhǔn)差為0.7 m。文中已指出,當(dāng)海面處于低海況狀態(tài)時(shí),雷達(dá)反演出的浪高數(shù)據(jù)誤差較大。根據(jù)臺(tái)風(fēng)期間雷達(dá)與浮標(biāo)站的浪高數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn):高風(fēng)速海況時(shí),尤其是當(dāng)浪高大于2 m時(shí),雷達(dá)反演的浪高較浮標(biāo)站數(shù)據(jù)偏小,浪高越高兩組數(shù)據(jù)偏差越大。這與雷達(dá)反演浪高的算法有一定關(guān)系。此外,數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)浮標(biāo)站在高風(fēng)速海況下浪高數(shù)據(jù)略偏大。但是,這些并不影響雷達(dá)對(duì)風(fēng)浪場(chǎng)的反演結(jié)果,兩組數(shù)據(jù)總體的變化趨勢(shì)十分吻合。
為了將地波雷達(dá)數(shù)據(jù)更好地應(yīng)用于海洋氣象業(yè)務(wù)中,本文將地波雷達(dá)數(shù)據(jù)與浮標(biāo)站觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn):(1)地波雷達(dá)海流數(shù)據(jù)的探測(cè)結(jié)果與浮標(biāo)站數(shù)據(jù)有很好的一致性,流速的平均偏差僅0.4 m,相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.90,可信度很高;(2)地波雷達(dá)反演浪高的數(shù)據(jù)與浮標(biāo)站數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)較一致,浪高較低時(shí)相對(duì)誤差較大,但當(dāng)浪高大于1 m時(shí)雷達(dá)數(shù)據(jù)與浮標(biāo)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)一致且吻合度較好,兩者誤差顯著減小;(3)地波雷達(dá)的風(fēng)向獲取率較高,能達(dá)到90%以上,而風(fēng)速的獲取率受風(fēng)速大小的限制,風(fēng)速較大時(shí)數(shù)據(jù)獲取率和可用性均較高,風(fēng)速較小時(shí)數(shù)據(jù)獲取率和可用性均較低,即地波雷達(dá)對(duì)低風(fēng)速海況信息的探測(cè)不敏感。(4)通過不同風(fēng)力大小時(shí)地波雷達(dá)數(shù)據(jù)與浮標(biāo)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn):在低海況下地波雷達(dá)探測(cè)風(fēng)向風(fēng)速的獲取率、可用性均很低,平均偏差和標(biāo)準(zhǔn)差較大,且相關(guān)性低,可信度不高。而風(fēng)速大于4.7 m/s的數(shù)據(jù)的可用性明顯高于低風(fēng)速海況,風(fēng)向風(fēng)速可用性均達(dá)到80%以上,平均偏差和標(biāo)準(zhǔn)差均顯著減小,數(shù)據(jù)可信度較高,滿足業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。通過臺(tái)風(fēng)期間雷達(dá)數(shù)據(jù)與浮標(biāo)站數(shù)據(jù)的對(duì)比可見:地波雷達(dá)完整地獲取了臺(tái)風(fēng)期間雷達(dá)探測(cè)范圍內(nèi)的風(fēng)浪場(chǎng)的結(jié)構(gòu)和變化特征,證明了高頻地波雷達(dá)在復(fù)雜災(zāi)害性天氣下具有很好的探測(cè)能力。其反演的高時(shí)空分辨率風(fēng)向風(fēng)速、海流和浪高數(shù)據(jù)完全可以在海洋氣象業(yè)務(wù)中得到應(yīng)用。地波雷達(dá)實(shí)現(xiàn)了近海海域內(nèi)“面”上的長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),可以彌補(bǔ)我國(guó)常規(guī)海洋監(jiān)測(cè)儀器的不足。通過沿海地區(qū)設(shè)立多部地波雷達(dá),建立全國(guó)地波雷達(dá)組建網(wǎng),可以全面提升我國(guó)近海海域海洋環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的能力。