中国科学院海洋所构建基于波浪质点轨道运动的海浪偏差校正模型将海浪偏差模拟的均方根误差降低了约81%！

近日，中国科学院海洋研究所海洋观测装备研发与应用研究组构建了基于波浪质点轨道运动的海浪偏差校正模型，有效抑制了海浪对微波遥感海流测量的干扰，显著提升了海流测量精度。相关成果在线发表于国际学术期刊Journal of Ocean Engineering and Science。

海流是认识海洋动力过程、提升海洋预报能力，并支撑污染物扩散预测、航运保障和资源开发的关键要素。目前，海面高度、海表温度、海表盐度、海色和海面风场等关键海洋表层要素，已基本具备卫星大范围、周期性观测能力。相比之下，海浪诱导的测量偏差长期制约微波遥感海流反演精度，使其尚难满足业务化应用需求。迄今，国际上仍未有实现业务化运行的海洋表层流直接观测卫星。

传统海浪偏差校正模型主要建立在波浪相速度基础上。相速度描述的是波峰、波谷等固定相位点的传播速度，这种表征将复杂的水质点运动综合为一个等效传播速度，丢失了波动内部的信息。针对这一局限，海洋所徐永生研究员提出了从波浪质点轨道运动出发的新建模思路：不再局限于描述波浪整体传播的宏观速度，而是深入到构成波浪的水质点，从其瞬时轨道运动这一微观动力学基础出发，构建海浪偏差校正模型。

本研究表明，在给定控制方程、边界条件和雷达散射选择机制的条件下，对大量水质点的轨道速度进行相干投影和统计平均，可以恢复传统模型所描述的宏观相速度；与将复杂波动压缩为单一相速度的传统方法相比，这种微观表征能够保留水质点水平与垂直运动、不同传播方向和波数分量的速度贡献、有限共振带宽效应，以及散射幅度和相位随海况变化的调制信息，从而更完整地描述海浪对雷达速度测量的影响。这一研究将海浪偏差校正从对波浪宏观传播速度的经验描述，推进到对水质点微观运动及其雷达响应机制的物理刻画。在相应验证案例中，与传统模型相比，新模型将海浪偏差模拟的均方根误差降低了约81%。

左图：珞珈二号卫星顺轨干涉测流载荷在热带赤道海域观测的径向海表流速。

右图：不同雷达视向与风向夹角下的海浪偏差对比，其中 绿色星号表示参考值，蓝线表示新型海浪偏差校正模型（ WBCM ）的模拟结果，红线表示传统 KaDOP 模型的模拟结果。

目前，利用微波遥感直接测量海洋表层流，已成为海洋遥感领域公认的难点与前沿方向。欧洲空间局已正式批准实施以顺轨干涉测流（ATI）为核心技术的Harmony区域联合观测计划。尽管该任务主要面向特定区域的高分辨率联合成像，尚不具备全球每日覆盖和业务化运行能力，但它标志着卫星海流直接遥感正由概念论证和技术验证阶段迈向工程实施阶段。

面向这一国际前沿方向，中国科学院海洋研究所与中国航天科工集团二院二十三所依托联合基金项目，持续开展海洋表层流微波遥感测量与误差校正研究。前期，研究团队利用自主研制的流—浪一体化GNSS波浪浮标，对二十三所研制的机载Ka波段顺轨干涉测流载荷开展了海上定标与验证，为认识海浪对ATI测流的影响、构建海浪偏差校正模型奠定了重要观测基础。联合基金执行期间，珞珈二号成功发射。研究团队进一步将新建立的海浪偏差校正模型应用于珞珈二号ATI测流数据处理，显著改善了海浪偏差校正效果，形成了从流—浪同步现场观测、机载载荷定标验证、物理模型构建到星载数据应用的完整研究链条。该成果不仅体现了联合基金在基础理论、观测装备与星载应用之间的贯通作用，也充分彰显了科学团队与工程团队协同创新的成效。

论文第一作者为博士研究生曹赛超，通讯作者为徐永生研究员。合作作者包括中国航天科工集团二院二十三所孙晗伟研究员、孔维亚。本研究得到国家自然科学基金联合基金项目资助支持。

论文信息：

Cao, S., Xu, Y*., Sun, H., & Kong, W. (2026). Physically comprehensive representation of Bragg facet Doppler velocity for wave-induced bias correction in SAR ocean surface currents retrieval. Journal of Ocean Engineering and Science. https://doi.org/10.1016/j.joes.2026.06.017

• 信息来源：中国科学院海洋所。

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