On SAR wind speed ambiguities and related geophysical model functions

Abstract

Recent investigations show that normalized radar cross sections for C-band microwave sensors decrease under high wind conditions with certain incident angles instead of increase, as is the case for low to moderate wind speeds. This creates the problem of ambiguities in high wind speed retrievals from synthetic aperture radar (SAR). In the present work, four geophysical model functions (GMFs) are studied, namely the high wind C-band model 4 (CMOD4HW), C-band model 5 (CMOD5), the high wind vertical polarized GMF (HWGMF_VV), and the high wind horizontal polarized GMF (HWGMF_HH). Our focus is on model behaviours relative to wind speed ambiguities. We show that, except for CMOD4HW, the other GMFs exhibit the wind speed ambiguity problem. To consider this problem in high wind speed retrievals from SAR, we focus on hurricanes and propose a method to remove the speed ambiguity using the dominant hurricane wind structure.

De récentes études montrent que les surfaces équivalentes radar normalisées pour les capteurs micro-ondes en bande C diminuent en présence de vents violents selon certains angles d’incidence, au lieu d’augmenter, comme c’est le cas lorsque la vitesse du vent est faible ou modérée. Ce fait cause un problème d’ambiguïté dans les données radar à ouverture synthétique (ROS) relatives aux vitesses de vent élevées. Les présents travaux examinent quatre GMF (fonctions de modèle géophysique), soit le modèle 4 en bande C pour grands vents (CMOD4HW), le modèle 5 en bande C (CMOD5), la GMF à polarisation verticale pour grands vents (HWGMF_VV) et la GMF à polarisation horizontale pour grands vents (HWGMF_HH). Notre attention s’est concentrée sur les comportements des modèles en ce qui concerne les ambiguïtés de vitesse du vent. Nous montrons qu’à l’exception du modèle CMOD4HW, les autres GMF présentent le problème d’ambiguïté de vitesse du vent. Pour étudier ce problème dans le cas des données ROS relatives aux vitesses du vent, nous examinons les vents d’ouragans et proposons une méthode pour éliminer l’ambiguïté de vitesse en utilisant la structure dominante de ces vents.