山东科学 ›› 2025, Vol. 38 ›› Issue (3): 1-13.doi: 10.3976/j.issn.1002-4026.20240149

• 海洋遥感 •    下一篇

基于海洋浮标数据的卫星散射计海面风场真实性检验

厉运周1,2,3(), 周茂盛1,3(), 朱琳1,3, 禹定峰1,3, 郝增周1,3,4, 李民1, 王军成1,2,*(), 潘德炉3,4,*()   

  1. 1.齐鲁工业大学(山东省科学院) 海洋仪器仪表研究所,山东 青岛 266061
    2.崂山实验室,山东 青岛 266237
    3.山东省科学院 山东省院士工作站,山东 济南 250014
    4.自然资源部 第二海洋研究所,浙江 杭州 310012
  • 收稿日期:2024-12-13 出版日期:2025-06-20 发布日期:2025-06-26
  • 通信作者: 王军成,潘德炉 E-mail:lyz@qlu.edu.cn;maosheng@qlu.edu.cn;wjc@sdioi.com;pandelu@sio.org.cn
  • 作者简介:厉运周(1984—),男,副研究员,研究方向为海洋环境观测浮标技术。E-mail: lyz@qlu.edu.cn;
    周茂盛(1993—),男,助理研究员,博士研究生,研究方向为海洋遥感研究。E-mail:maosheng@qlu.edu.cn
  • 基金资助:
    山东省重点研发计划(2023ZLYS01);中国工程院战略研究与咨询项目(2024-DFZD-29);中国工程院战略研究与咨询项目(2022-DFZD-35);中国工程院战略研究与咨询项目(2021-XBZD-13);国家重点研发计划(2022YFC3104200);山东省自然科学基金青年基金(ZR2023QD018);齐鲁工业大学(山东省科学院)人才科研项目(2023RCKY050);齐鲁工业大学(山东省科学院)科教产融合试点工程重大创新专项项目(2023HYZX01);青岛市自然科学基金青年项目(23-2-1-72-zyyd-jch);齐鲁工业大学(山东省科学院)科教产融合试点工程基础研究类项目(2023PX103)

Validation of satellite scatterometer-derived sea-surface wind fields based on ocean buoy data

LI Yunzhou1,2,3(), ZHOU Maosheng1,3(), ZHU Lin1,3, YU Dingfeng1,3, HAO Zengzhou1,3,4, LI Min1, WANG Juncheng1,2,*(), PAN Delu3,4,*()   

  1. 1. Institute of Oceanographic Instrumentation, Qilu University of Technology(Shandong Academy of Sciences),Qingdao 266061,China
    2. Laoshan Laboratory, Qingdao 266237,China
    3. Academician Workstation of Shandong Province,Shandong Academy of Sciences, Jinan 250014, China
    4. Second Institute of Oceanography, Ministry of Natural Resources, Hangzhou 310012, China
  • Received:2024-12-13 Online:2025-06-20 Published:2025-06-26
  • Contact: WANG Juncheng, PAN Delu E-mail:lyz@qlu.edu.cn;maosheng@qlu.edu.cn;wjc@sdioi.com;pandelu@sio.org.cn

摘要:

海面风场是海洋环境的重要参量,对洋流、海洋气象和气候环境的分析与预测起到至关重要的作用。为评估卫星遥感海洋风场产品的精度,了解产品的误差分布,采用卫星遥感技术与海洋浮标测量数据相结合的方法,对卫星遥感的海面风场反演产品进行真实性检验。选取2013—2022年的美国国家资料浮标中心等4个浮标列阵的浮标数据,经数据处理、时空匹配后,选取平均偏差、均方根误差和相关系数等指标对欧洲气象卫星组织(EUMETSAT)的MetOp系列气象卫星高级散射计(advanced scatterometer,ASCAT)数据反演风场的质量进行评估。统计结果表明,卫星反演风场与海洋浮标测量的风速、风向之间的相关系数分别为0.929、0.867,风速标准差0.889 m/s,风向标准差约22.168°。经过对比分析,美国国家资料浮标中心站点处的风速风向标准差相对稳定。基于海洋浮标数据的卫星风场真实性检验研究,可为评估卫星遥感反演风场的精度,驱动卫星载荷设计与反演算法的迭代升级,提升气象预报、气候研究、海洋工程和灾害预警的准确性。

关键词: 海洋浮标, 海面风, 卫星遥感, 真实性检验, 海洋气象, 海洋环境监测

Abstract:

Sea-surface wind fields are critical parameters in marine environments, influencing ocean circulation, meteorology, and climate dynamics. To assess the accuracy of satellite-derived ocean wind products and characterize their error distribution, this study validates sea-surface wind field retrievals using a combination of satellite remote sensing and ocean buoy measurements. Wind field estimates from the Advanced Scatterometer (ASCAT) aboard the European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites’ MetOp series were compared against buoy observations from four buoy database including the U.S. National Data Buoy Center, et al. over the 2013—2022 period. Following data preprocessing and spatiotemporal collocation, statistical metrics—including mean bias, root-mean-square error, and correlation coefficients—were employed to evaluate ASCAT wind field accuracy. Results indicate strong agreement between ASCAT-derived and buoy-measured wind fields, with correlation coefficients of 0.928 for wind speed and 0.867 for wind direction. The standard deviation of wind speed is 0.889 m/s, while that of wind direction is 22.168°. Among buoy networks, NDBC sites exhibited the most stable wind speed and direction deviations. This validation study enhances the reliability of satellite-derived wind fields, contributing to improved weather forecasting, climate research, ocean engineering, and disaster warning systems. Additionally, the findings support the continuous refinement of satellite payloads and retrieval algorithms.

Key words: ocean buoy, sea-surface wind, satellite remote sensing, validation, marine meteorology, marine environmental monitoring

中图分类号: 

  • P717

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