中文摘要：

高频地波雷达利用电磁波沿高导海水表面传播时能量衰减较小的特性，实现对表层流场的观测。与传统仪器比较，其具有观测距离远、覆盖面积大、全天候工作等特点，与卫星遥感相比则具有造价低、空间分辨率与采样频率高等特征。针对863福建示范区武汉大学研制的OSMAR雷达设备，利用长序列以及同步空间大面多点的实测海流数据，对比验证高频地波雷达仪器设备以及应用监测系统海流的准确度与精密度，分析主要误差来源。针对已经示范运行的系统，对空间的误差分布进行评估。移植并改进空间几何精度因子分析方法，并以确定宽波束地波雷达反演海流的误差上限。此研究用以解决海洋学者对高频地波雷达海流可用与否以及可用程度的疑惑。并综合地波雷达海流的对比验证方式与方法，利用已有的分析结果，归纳总结出最客观有效的高频地波雷达以及监测系统的对比验证评判方法。

结论摘要：

本课题依托于福建OSMAR高频地波雷达的观测以实现对雷达设备和监测系统的全面验证评价为目的，并提出一个套地波雷达验证的“标准化”流程，同时利用其观测进行了台湾海峡的海洋动力学研究。 首先对高频地波雷达发展与应用过程中海流的验证研究进行了回顾与总结。不同海域的地波雷达对比验证研究采用了诸多不同的设备与验证方法，使用海上同步观测对雷达反演的海流进行对比，统计分析对海流误差评估。地波雷达反演的海流流速有着10-20cm/s的误差水平，而海流验证误差的主要来源主要为仪器自身的测量误差以及对比所用仪器与雷达观测目标之间的差异。利用2006年夏季台湾海峡南部沿岸海床基ADCP连续1个月的观测对福建OSMAR2003地波雷达的海流进行了验证评价。对比结果表明雷达径向流的统计均方根误差在13-20cm/s之间，径向流方位角误差在4.5-9°之间，矢量流流速误差15cm/s，流向误差35-40°。矢量流结果也在以往雷达验证误差范围之内。夏季较强的斜压特征造成的雷达与ADCP观测海流目标的差异是海流验证误差的来源之一，电磁环境恶劣造成的雷达自身的测量误差则是另外一个验证误差来源。在2008年8月利用海峡南部10个准同步周日观测，对比验证OSMAR071地波雷达海流的观测误差，并分析了观测误差的空间分布特征和主要影响因素。福建雷达海流流速的误差为13.5cm/s，流向的误差为24°。误差分布特征上体现为东山站附近海域偏小而龙海站附近海域偏大，影响分布的主要原因是海况变化以及区域电磁环境的优劣。分析还表明水深较浅以及地形复杂区域的雷达观测结果存在着适用性。利用2012年7月的福建示范区地波雷达的观测，以及全覆盖区域的多个大面同步双周日以及长时间的对比，实现了对OSMAR监测系统的再一次评判。在对OSMAR雷达进行了多次验证与分析的基础上，总结出通过统计分析评判，间接对比与直接对比逐步渐进的方式来评判地波雷达设备和监测系统的技术流程。最后，利用2006年1月-2009年4月间的高频地波雷达观测分析了台湾海峡南部浅滩以西区域表层海流的季节与年际变化特征。台湾浅滩西侧水道的表层海流主要由明显的季节波动分量和相对稳定的北向常流两部分组成。2007/08年冬季表层南向流明显比其它年份增强，期间拉尼娜（La Ni？a）事件导致东亚冬季风增强应是造成研究海域冬季的流场异常的主因。