近日，遥感领域顶级期刊Remote Sensing of Environment在线发表了海洋与大气学院的最新科研成果“Comparison of wave spectrum assimilation and significant wave height assimilation based on Chinese-French oceanography satellite observations”（基于中法海洋卫星观测的海浪谱同化和有效波高同化结果的对比）。该成果第一作者为海洋与大气学院在读博士研究生王春晓，通讯作者为学院于华明教授。
海浪数值模拟对于海洋工程、海上运输以及防灾减灾等领域具有重要作用。在现有方法中，海浪数据同化是提高海浪模拟精度最直接、最有效的方法之一。由于观测数据源的缺乏，几乎只能用观测的有效波高或有限的海浪谱（如浮标、SAR涌浪谱）来校正数值模拟结果。而有效波高作为海浪谱的积分形式，无法反映能量在频率和方向上的分布等细节信息。浮标海浪谱不具有空间连续性，SAR海浪谱缺乏风浪信息，这使得传统海浪数据同化大大受限。
CFOSAT卫星的发射使得全球海浪谱的获取成为可能，且可同时覆盖风浪涌浪频率范围，为海浪研究注入了新活力（Li et al., 2023）。本成果将CFOSAT有效波高和海浪谱数据同化入WW3模型，在台风期间做了多组全球对比实验，系统地探究了台风期间海浪谱同化与有效波高同化对全球海浪模拟的影响。同化结果通过与NDBC浮标和Jason-3海浪观测数据进行对比验证，表明精度提高效果显著（图1）。海浪谱同化比有效波高同化更能提高平均波周期（海浪谱同化指数为12.21%）和海浪谱的模拟精度。在改善有效波高、谱峰周期和谱峰波向的模拟精度方面，有效波高同化优于海浪谱同化。在高海况下，海浪谱同化能更好地模拟有效波高（同化指数为8.1%）和平均周期（同化指数为15.78%）。
图1. WW3模拟结果与浮标数据的散点密度图
综上，该研究充分展示了利用CFOSAT数据进行海浪谱同化和有效波高同化可以在不同条件下提高全球海浪模拟的准确性（图2），为海浪模拟预报以及防灾减灾等领域提供了良好的应用前景。
图2. WW3与JASON-3有效波高对比均方根误差全球分布图
发表文章列表：
Chunxiao Wang, Songlin Li, Huaming Yu, Kejian Wu, Shuyan Lang, Ying Xu. Comparison of wave spectrum assimilation and significant wave height assimilation based on Chinese-French oceanography satellite observations. Remote Sensing of Environment, 2024, 305: 114085.
Songlin Li, Huaming Yu, Kejian Wu, Xunqiang Yin, Shuyan Lang, and Jiacheng Ye. Validation of the Ocean Wave Spectrum from the Remote Sensing Data of the Chinese–French Oceanography Satellite. Remote Sensing, 2023, 15: 3918.
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.rse.2024.114085