Der synthetische Aperturradar SAR (Synthetic Aperture Radar) spielt dank seiner hohen Auflösung und seiner Rund-um-die-Uhr- und Wetterunabhängigen Beobachtungsfähigkeit auf See eine wichtige Rolle bei der Überwachung von Wellen- und Windfeldern. Angesichts der noch bestehenden geringen Genauigkeit der derzeitigen Methoden zur Inversion von Wellen- und Windfeldparametern bei mittleren bis hohen Seebedingungen nutzt dieser Artikel Sentinel-1 WV-Modus SAR-Daten und führt zusätzlich zu den traditionellen Merkmalen (Einfallwinkel, normalisierte Varianz) drei angenäherte Polarisationsmerkmale (Polarisation-Entropie, Anisotropie und Korrelation) ein. Gleichzeitig wurden basierend auf dem Support Vector Regression Algorithmus (SVR) und dem Convolutional Neural Network Algorithmus (CNN) jeweils Modelle zur gemeinsamen Inversion von SAR-Wellen- und Windfeldparametern für mittlere bis hohe Seebedingungen (Windgeschwindigkeiten zwischen 10,8 und 28,8 m/s) entwickelt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Root-Mean-Square-Fehler für Windgeschwindigkeit, Windrichtung, effektive Wellenhöhe und mittlere Periodendauer basierend auf SVR im Vergleich zu ERA5- und NDBC-Daten jeweils 1,27 m/s, 23,46°, 0,22 m, 0,62 s und 1,10 m/s, 25,37°, 0,22 m, 0,59 s betragen; basierend auf CNN waren diese 1,15 m/s, 23,53°, 0,18 m, 0,53 s und 1,08 m/s, 25,85°, 0,19 m, 0,54 s, was die Effektivität der entwickelten gemeinsamen Modelle zur Inversion unter mittleren bis hohen Seebedingungen bestätigt. Im Vergleich zu herkömmlichen theoretischen Methoden verringerten sich die Root-Mean-Square-Fehler für effektive Wellenhöhe, mittlere Periodendauer und Windgeschwindigkeit der mittels SVR und CNN inversierten Parameter im Vergleich zu ERA5-Daten jeweils um 0,67 m, 0,62 s, 0,3 m/s bzw. 0,71 m, 0,71 s, 0,42 m/s, was eine signifikante Verbesserung der Genauigkeit belegt. Zudem wurden zur Validierung der Modelle bei hohen Seebedingungen zwei Hurrikan-Datensätze aus dem Jahr 2020 im Nordatlantik für Fallanalysen herangezogen. Die Ergebnisse zeigen, dass die entwickelten Modelle auch unter hohen Seebedingungen recht genaue Wellen- und Windfeldparameter liefern können. Zusammenfassend bieten die entwickelten gemeinsamen Modelle eine effektive Lösung für die hochpräzise Inversion von Wellen- und Windfeldparametern unter mittleren bis hohen Seebedingungen und liefern eine wichtige Referenz für zukünftige Untersuchungen extremer Meeresbedingungen.

Synthetischer Aperturradar;Gemeinsame Inversionsmethode;CNN;SVR;Wellen- und Windfeldparameter;Mittlere bis hohe Seebedingungen;Polarisationsparameter