中国近海岸基GNSS-R探测蒸发波导的空间范围研究

李福; 孙越强; 夏俊明; 王先毅; 杜起飞; 白伟华; 梁宏; 罗晋

doi:10.13203/j.whugis20240330

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中国近海岸基GNSS-R探测蒸发波导的空间范围研究

大地测量学与测量工程 | 更新时间：2026-11-05

- 中国近海岸基GNSS-R探测蒸发波导的空间范围研究
- Spatial Range of GNSS-R Detection of Evaporation Duct in the Coastal Waters of China
- 武汉大学学报（信息科学版） 2025年50卷第12期页码：2428-2439
- 作者机构：
  
  1.中国科学院国家空间科学中心,北京，100190
  2.中国科学院大学，北京，100049
  3.天基空间环境探测北京市重点实验室，北京，100190
  4.中国气象局气象探测中心，北京，100081
  5.云南省大气探测技术保障中心，云南昆明，650034
- 作者简介：
  
  李福，博士生，工程师，研究方向为GNSS遥感探测与应用。lifu@nssc.ac.cn
  夏俊明，博士，副研究员。xiajunming@nssc.ac.cn
- 基金信息：
  
  中国科学院国家空间科学中心“攀登计划”青年创新课题(E3PD40017S);国家自然科学基金(42104032;42074042);风云应用先导项目(FY-APP-2022.0108);中国科学院青年创新促进委员会项目(2020152);中国科学院青年交叉团队科研项目(JCTD-2021-10)
- DOI：10.13203/j.whugis20240330
  中图分类号： P237
- 收稿：2024-11-29，
  
  纸质出版：2025-12-05
- 稿件说明：
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李福,孙越强,夏俊明，等.中国近海岸基GNSS-R探测蒸发波导的空间范围研究[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(12):2428-2439.

LI Fu,SUN Yueqiang,XIA Junming,et al.Spatial Range of GNSS-R Detection of Evaporation Duct in the Coastal Waters of China[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(12):2428-2439.
李福,孙越强,夏俊明，等.中国近海岸基GNSS-R探测蒸发波导的空间范围研究[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(12):2428-2439. DOI：10.13203/j.whugis20240330

LI Fu,SUN Yueqiang,XIA Junming,et al.Spatial Range of GNSS-R Detection of Evaporation Duct in the Coastal Waters of China[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(12):2428-2439. DOI：10.13203/j.whugis20240330

摘要

蒸发波导由于其折射效应对雷达、通信具有显著影响。全球导航卫星系统反射信号遥感技术（global navigation satellite system reflectometry

GNSS-R）全天候、被动接收的特点使其具有探测蒸发波导的应用潜力，然而岸基GNSS-R探测的空间范围与蒸发波导高度密切相关，在中国近海复杂的蒸发波导环境下是否具备实用价值仍有待研究。因此，基于沿海气象观测站实测数据以及欧洲中期天气预报中心发布的海水表面温度数据，采用蒸发波导预测模型与GNSS-R蒸发波导探测范围模型，系统分析了GNSS-R探测蒸发波导的空间范围的时空分布特征。结果表明，基于中国沿海气象数据得到的GNSS-R探测蒸发波导的空间范围在UTC时间5时至7时达到峰值，至夜间逐渐降低并趋于稳定；季节变化方面，夏秋季平均探测范围最大，冬季最小，在蒸发波导的高发期和平静期，GNSS-R探测蒸发波导的空间范围的平均值分别为145 km和103 km；此外，地域地形差异对探测范围也有影响，辽东半岛以及海南岛西侧探测范围平均值均大于东侧，而台湾海峡作为蒸发波导的高发区域，其GNSS-R探测蒸发波导的空间范围明显大于周边海域。研究结果将扩展气象数据的应用领域，提高相关区域雷达探测效能，并且为通信提供干扰预警信息。

Abstract

Objectives

The evaporation duct has a significant impact on shore based radar

shipborne radar

and 5G communication due to its refractive effect. Global navigation satellite system reflectometry (GNSS-R) has the application potential of detecting evaporation duct due to the characteristics of all weather

passive reception and high spatial and temporal resolution. However

spatial range of GNSS-R detection of evaporation duct is closely related to the evaporation duct height

and whether it has practical value in complex evaporation duct environment near the coast of China still needs to be studied.

Methods

Thus

meteorological data measured from coastal meteorological observation stations and sea surface temperature released by European Centre for Medium-Range Weather Forecasts are used to obtain the spatiotemporal distribution pattern of the spatial range of GNSS-R detection of evaporation duct

with the evaporation duct model and GNSS-R evaporation duct detection range model.

Results

The spatial range of GNSS-R detection of evaporation duct based on Chinese coastal meteorological data first increases and then decreases during the day. It reaches the maximum value from 5:00 to 7:00 UTC

and then gradually decreases and stabilizes at night. In terms of seasonal changes

the highest value is in summer and autumn

and the lowest value is in winter. The detection range of the Bohai Sea and the Yellow Sea are greatly affected by seasons

while the detection range of the East China Sea and the South China Sea is large and remains relatively stable throughout the year. Especially in the South China Sea

it can maintain a detection range of about 130 km throughout the year. Further analysis shows that during the high incidence period and the quiet period of the evaporation duct

the average spatial range of GNSS-R detection of the evaporation duct is 145 km and 103 km

respectively. In addition

regional differences have an influence on the detection range. For example

the average spatial range of GNSS-R detection of evaporation duct on the western side of Liaodong Peninsula and Hainan Island is greater than that on the eastern side. As a high incidence area for evaporation duct

the Taiwan Strait has a larger spatial range of GNSS-R detection of evaporation ducts than the surrounding waters.

Conclusions

The analysis results can expand the application areas of meteorological data

improve radar detection efficiency in relevant areas

and provide the warning information for communication.

关键词

Keywords

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