Cloud and precipitation radar mounted on a polar orbiting satellite opens up a new opportunity for global wind observation to improve numerical weather forecasting and prevent weather disasters. However, no related works have been done to retrieve the wind field for spaceborne cloud and precipitation radar. This is mainly because the high-speed motion of satellites makes wind field retrieval complex. This paper developed the first spaceborne version of the velocity–azimuth display (VAD) technique for wind field retrieval, which was originally created for ground-based radar. After derivation of VAD for spaceborne radar, we found that the product of the azimuth of the radar beam and its first harmonic was introduced into the Fourier series of radar radial velocity due to the motion of the satellites. The wind retrieval equations were developed by considering the effects of satellite motion and conical scanning strategy of radar. Numerical simulations of the spaceborne radar showed that the proposed VAD method provided a mean vertical profile of the horizontal wind with high vertical resolution over a large observation swath. Validations on airborne radar data with the same conical scan strategy as the spaceborne radar were carried out to capture the average wind structure in one hurricane event. The real data results demonstrated that the wind-retrieved results by the proposed method were consistent with the ground truth data, indicating the potential use of our proposal for spaceborne radar.

中文翻译：

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速度和方位角显示技术的首个星空版本，用于云和降水雷达上的风场反演

安装在极地轨道卫星上的云和降水雷达为全球风向观测提供了新的机会，以改善数值天气预报并预防天气灾害。但是，尚未进行相关工作来检索星载云和降水雷达的风场。这主要是因为卫星的高速运动使风场的检索变得复杂。本文开发了用于风场获取的速度-方位角显示（VAD）技术的第一个星空版本，该技术最初是为地面雷达创建的。在推导星载雷达的VAD之后，我们发现由于卫星的运动，雷达波束的方位角及其一次谐波的乘积被引入了雷达径向速度的傅里叶级数。通过考虑卫星运动和雷达的锥形扫描策略的影响，建立了风的反演方程。星载雷达的数值模拟表明，所提出的VAD方法可在较大的观测范围内以较高的垂直分辨率提供水平风的平均垂直剖面。进行了与机载雷达相同的锥形扫描策略的机载雷达数据验证，以捕获一次飓风事件中的平均风结构。实际数据结果表明，所提出的方法对风的ret回结果与地面真实数据是一致的，这表明我们的建议对星载雷达的潜在用途。星载雷达的数值模拟表明，所提出的VAD方法可在较大的观测范围内以较高的垂直分辨率提供水平风的平均垂直剖面。进行了与机载雷达相同的锥形扫描策略的机载雷达数据验证，以捕获一次飓风事件中的平均风结构。实际数据结果表明，所提出的方法对风的ret回结果与地面真实数据是一致的，这表明我们的建议对星载雷达的潜在用途。星载雷达的数值模拟表明，所提出的VAD方法可在较大的观测范围内以较高的垂直分辨率提供水平风的平均垂直剖面。进行了与机载雷达相同的锥形扫描策略的机载雷达数据验证，以捕获一次飓风事件中的平均风结构。实际数据结果表明，所提出的方法对风的回撤结果与地面真实数据是一致的，这表明我们的提议对星载雷达的潜在用途。进行了与机载雷达相同的锥形扫描策略的机载雷达数据验证，以捕获一次飓风事件中的平均风结构。实际数据结果表明，所提出的方法对风的回撤结果与地面真实数据是一致的，这表明我们的提议对星载雷达的潜在用途。进行了与机载雷达相同的锥形扫描策略的机载雷达数据验证，以捕获一次飓风事件中的平均风结构。实际数据结果表明，所提出的方法对风的回撤结果与地面真实数据是一致的，这表明我们的提议对星载雷达的潜在用途。