综合主被动微波遥感观测的热带气旋自动定强方法研究

Tropical cyclone (TC) is one of the most destructive nature disasters. Averagely, there are more than 7 typhoons landing in the coastal region of China, and the direct economic losses are over 10 billion RMB. In recent years, microwave satellite remote sensing has tremendous progresses in China. Chinese Haiyang-2A, Fengyun-3, and The Water Cycle Observation Mission are carried or plan to carry both microwave radiometer and scatterometer. The radiometer can provide information of temperature, precipitation, and water vapor inside TCs. The scatterometer observations can derive the sea surface vector wind distribution of TCs. However, the existing TC intensity estimation methods could not use scatterometer data as input. In this study, we aim to develop a method to automated estimating TC intensity from passive and active microwave observations. This study will provide the framework for introducing the nonlinear regression technique into the TC intensity estimation and lays the groundwork for future improvement in operational TC monitoring.

我国是全球受热带气旋（TC）影响最频繁的国家，每年平均约有7次台风登陆沿海区域，直接经济损失超过100亿元，台风及其造成的风暴潮是我国最主要的海洋灾害。随着卫星遥感技术的飞速发展，极大的推动了TC监测与预报的整体水平。我国微波遥感技术发展迅速，新型微波遥感卫星相继发射或列入规划，海洋二号卫星、风云三号03批卫星和全球水循环观测卫星等业务化和科学研究卫星均计划同时搭载微波辐射计和微波散射计，为TC研究提供了新的观测手段。微波散射计可以直接获取海面高度的TC二维矢量风场分布，微波辐射计则可以提供TC中心及周边海域的温度、水汽和降水等信息，然而，已有的基于卫星观测的TC自动定强方法尚无法同时利用主动和被动微波遥感数据。因此，本项目将综合微波辐射和散射观测的优势，研究非对称和非规则TC的遥感特征，建立基于主被动微波遥感观测的TC强度非线性估计方法，推动自主遥感卫星数据在台风监测和预警工作中的应用。

台风及其造成的风暴潮是我国最主要的海洋灾害，对台风强度的准确监测和预测是海洋防灾减灾的难点问题。卫星遥感技术已逐渐成为台风业务化监测与预警中的重要数据获取手段。我国微波遥感技术发展迅速，新型微波遥感卫星相继发射或列入规划，海洋二号卫星、风云三号03批卫星和陆地水资源等业务化和科学研究卫星均计划同时搭载微波辐射计和微波散射计，具备了主被动微波协同观测能力。然而，已有的基于卫星观测的台风自动定强方法尚无法同时利用主动和被动微波遥感数据。因此，本项目综合微波辐射和散射观测的优势，重点开展了热带气旋检测识别与台风生成预测、基于卫星遥感图像的台风中心定位、台风高风速区风场定量反演算法等台风结构参数遥感提取方法研究，完成了复杂海面微波辐射/散射遥感机理模型构建与仿真分析研究以及主动微波和被动微波台风强度高敏感特征参数的优选，并在上述台风形态学结构参数遥感提取、台风强度敏感参数优选的基础上，进一步发展了适用于卫星遥感台风强度的非对称性参数化模型，并首次建立了综合主被动微波遥感观测的台风强度自动估算模型，项目实施过程中共发表学术论文10篇，培养硕博士研究生4人，研究成果为自主遥感卫星数据在台风监测和预警工作中的应用提供了模型算法支撑。