随机粗糙海面的微波散射、辐射是海洋微波遥感的理论基础与前提。深入理解和分析海面微波散射、辐射的物理机制和性质,对指导海洋微波遥感载荷的研究设计、提高海洋动力学参数的反演精度以及实现海洋目标现象的追踪识别等方面具有重要的科学与工程意义。本文分别基于解析近似模型与数值方法等理论模型对随机粗糙海面的辐射、散射进行了机理研究与仿真分析,通过实现不同频段、不同极化及不同观测几何下的海面辐射、散射的仿真模拟,进而分析了海面的辐/散射特性以及海面风速风向、温度、盐度、大气条件等海洋动力学参数对其的影响,并分析了不同条件下海面辐/散射对海洋动力学参数反演的能力与潜力,同时,在此过程中发展了改进的海浪谱模型和海面辐/散射的数值仿真方法。论文的主要研究内容包括:1.针对低风速海面L波段后向散射出现的异常反逆侧风非对称现象,提出了一种合理的理论解释,并在此基础上发展了一种改进的海浪谱模型,进而利用先进的解析近似模型AIEM模型和三维数值方法NMM3D模型对各向异性海面L波段后向散射进行了仿真模拟。仿真结果表明,利用本文改进的海浪谱模型,AIEM和NMM3D模型都可以成功地模拟低风速海面L波段后向散射的反逆侧风非对称现象和高风速的正逆侧风非对称现象,且与Aquarius卫星实测数据具有较好的一致性,证明本文改进的海浪谱模型可以更好地描述海面海浪的方向性,尤其是对与L波段入射波相互耦合的短重力波至毛细波范围内的海浪方向性有着更符合实际的表达。此外,对用于AIEM模型的海面均方高度的计算,给出了一个实用的海浪谱积分范围。2.为探究利用海面微波双站散射反演海洋动力学参数的潜力,利用本文改进的海浪谱模型和IEM/AIEM模型对各向异性海面的全极化微波双站散射进行了仿真模拟,进而分析了入射波频率、入射角、极化方式、海面风速风向、盐度等几何物理参数对各向异性海面双站散射的影响,获得了双站散射对海面动力学参数的敏感性及其空间分布特征,同时也探究了多角度结合对反演海面风速风向的作用。研究结果表明,相比于传统的单站散射雷达系统,海面微波双站散射信号包含更丰富的几何和物理信息,利用海面双站散射进行海面动力学参数反演具有较好的应用前景。3.分析了中性及非中性大气条件下海表温度（SST）对海面不同波段雷达后向散射的影响。通过分析SST对海面雷达后向散射产生影响的物理机制,确定了SST对海面后向散射的影响因素,进而在KHCC03海浪谱的基础上,将SST影响的海洋物理参数模型化,建立了改进的KHCC03谱,并结合二阶小斜率近似模型（SSA-II）发展了SST相关的海面散射模型,最后基于此模型分析了SST对海面L、C和Ku波段后向散射的影响。仿真结果表明:SST对海面雷达后向散射的影响是风速、入射角和雷达频率的函数,且SST对海水介电常数和粘性的改变导致其对海面后向散射影响的极化差异。在中性条件下,SST对海面L波段后向散射影响的主导因素是海水介电常数随SST的改变,而对于C和Ku波段而言,这一主导因素是海气交互作用。在非中性条件下,对于三个波段,SST作用的主导因素都是海气交互作用。4.针对在海洋等高电磁损耗介质的散射、辐射问题中,利用Mo M求解表面积分方程时出现的精度不够及运算效率低等问题,引入使用高阶基函数的Nystrom方法,并提出了一种邻近阻抗边界条件方法（NIBC）以提高求解效率,从而发展了海面微波辐/散射的Nystrom/NIBC数值方法,并基于该方法对海面L波段微波辐射进行仿真,得到了高精度的海面微波发射率。仿真结果表明利用该方法计算的海面发射率的精度在垂直极化和水平极化分别可以达到2×10-4和10-4。5.为解决计算大范围海面的宽频段发射率所面对的计算资源和计算时间消耗过大问题,在Nystrom/NIBC方法的基础上,结合稀疏矩阵规则格网方法,发展了一种高精度的海面发射率快速算法,命名为Nystrom/NIBC/SMCG方法。该方法可以获得大面积海面的高精度发射率,同时也保证较高的计算效率,基于此模型,计算了大尺度粗糙海面在宽频段微波辐射计（UWBRAD）所工作的0.5-2GHz频段范围内的微波发射率,并验证了计算精度。本文通过对随机粗糙海面电磁辐/散射机理和模型的研究,加深了对海面微波辐射、散射的物理机制和特性的理解,为海洋微波遥感的应用与发展提供了理论基础和技术方法。