用Geosat高度计数据观测黑潮流系的低频变化Ⅰ.海面高度异常及与验潮站实测数据的比较

对Geosat高度计ERM T2-GDRs共2.3a的海面高度数据进行了处理,研究区域为西北太平洋10°～45°N、120°～160°E,包括整个黑潮流系,时间段为1986年11月至1989年3月。经过数据筛选、地球物理、环境因子校正及轨道误差较正后,用客观分析方法得到时空均匀的50个时间序列的海面高度异常场。Geosat高度计的海面高度异常与验潮站实测水位高度符合较好,这证明处理结果是可信的。海面高度异常值均方场表示黑潮变异的能量分布,它与黑潮的弯曲及地形有关。     

论大地水准面异常

差距是在地水准面相对于参考椭球面的起伏，昔日以对全球重力积分而得，分辨力低，自以卫星雷达测高数据求差距始，其图像极大改观：长波异常用于核幔边界等地球内部深层结构的研究；短波异常则对地表之巨大线性构造－破碎带，海沟、海山链及板这界有反映，它还被髟于总结岩石圈度与年龄的关系，甚至在石油调查领域也应用。     

用Geosat高度计数据观测黑潮流系的低频变化Ⅱ.季节及年际变化分析

本文利用由Geosat卫星高度计ERMT2-GDRs共2.3a数据得到的海面高度异常时间序列对黑潮流系的变化作进一步分析。季节平均的海面高度异常表明,黑潮延伸体与黑潮大弯曲之间有相互关联的变化关系。黑潮两侧相对水位差可以表示流量的相对变化特征,对7个断面相对流量分析得出黑潮延伸体及日本以南黑潮流量有较强的季节变化特征,吐噶喇海峡以东与台湾省东北黑潮流量年际变化具有相同相位,黑潮出现大弯曲时流量减少,而东海断面流量在大弯曲出现时增强,菲律宾以东黑潮流量在ENSO期间减弱,ENSO消失后增强,对50个时间序列的海面高度异常场进行了EOF分析,得到前三个EOF分量分别占总方差的25.3%、17.1%和13.7%,分别代表黑潮弯曲模态、ENSO模态及季节变化模态。季节变化特征在秋冬之交出现正异常最大,春夏之交出现负异常最大,这种变化规律与东亚季风有关。     

用Geosat高度计数据观测黑潮流系的低频变化

对Ｇｅｏｓａｔ高度计ＥＲＭ Ｔ２－ＧＤＲｓ共２．３ａ的海面高度数据进行了处理，研究区域为西北太产洋１０°￣４５℃Ｎ，１２０℃￣１６０°Ｅ，包括整个黑潮流系，时间段为１９８６年１１月至１９８９年３月，经过数据筛选，地球物理、环境因子校正及轨道误差较正后，用客观分析方法得到时空均匀的５０个时间序列的海面高度异常场，Ｇｅｏｓａｔ高度计的海面高度异常与验潮站实测水位高度符合较好，之证明处理结果是可信的，海     

多分辨率数据输入输出法确定大地水准面

为从量化角度分析在采用输入输出法计算局部大地水准面中,输入数据(重力异常)的分辨率对计算结果的影响,以Moritz协方差函数模型估计功率谱密度函数,基于EGM2008模型重力异常计算了3种不同分辨率的输入数据下大地水准面高,仿真实验结果表明,随着分辨率的提升,将有更多的点能够参与拟合理论协方差函数模型系数,从而使得协方差函数模型在表征局部重力场特性上更加细化,大地水准面高的计算精度随分辨率的提升而提高。     

沿海地区似大地水准面精化探讨

在GPS／水准网点的基础上,利用重力资料确定网区的高程异常走向,再利用各点的大地高和正常高求得高程异常,借此精确确定沿海地区局部的似大地水准面。     

利用TOPEX/Poseidon卫星高度计资料提取黄海、东海潮汐信息的研究

为了更好地利用卫星测高数据分析黄海和东海的潮汐特性 ,对 1 993— 1 999年期间的TOPEX/Poseidon测高数据进行了质量控制和共线平差处理。在此基础上 ,在黄海、东海选取了 1 738个测高点 ,用最小二乘拟合法计算出 1 2个分潮的调和常数。计算得出的M2 和m1分潮的调和常数 ,在交叉点评估的内符精度振幅分别为 2 4cm和 0 8cm ,迟角分别为 2 3°和2 5°。测高点与附近验潮站的这两个分潮结果相比 ,振幅的均方根误差小于 4cm ,而迟角相差较大。这可能与验潮站的地理环境因素有关。用卫星测高数据算得的调和常数绘制的主要分潮特性图与现有常规观测得到的相应图进行了比较 ,在外海深水区两者符合较好 ;近岸由于卫星测高误差较大 ,所以两者符合差。     

南极冰盖的形成与消融对全球大地水准面与海面的影响

采用球函数表征了南极冰川覆盖的高度,并运用位理论与地壳均衡观念,研究了南极冰盖形成、消融对大地水准面与相对海面的影响。结果表明,冰盖形成后的大地水难面发生了明显变化,在南极为＋115m,在南纬25°带上为－37m,在北极为＋8m;若地壳为弹性固体而地幔为流体,设地慢密度为3270kg／m3,则在冰川消融、地壳均衡调整后的沿海大陆相对海面的变化仅为2．8m。     

顾及垂线偏差的重力大地水准面差距内插法

指出传统距离加权内插法的不足,推导了垂线偏差同大地水准面差距偏导数的转换公式,在此基础上利用间接平差模型得到了顾及垂线偏差的重力大地水准面差距内插法,改进了传统距离加权平均法。     

一种改进的卫星高度计绝对定标方法:以中国黄海海上试验为例

An improved absolute calibration technology based on indirect measurements was developed through two probative experiments, the performance of which was evaluated by applying the approach to in situ sea surface height(SSH) at the Tianheng Island(tidal gauge) and the satellite nadir(GPS buoy). Using Geoid/MSS(mean sea surface) data, which accounted for a constant offset between nadir and onshore tidal gauge water levels, and TMD(tidal model driver), which canceled out the time-varying offsets, nadir SSH(sea surface height) could be indirectly acquired at an onshore tidal gauge instead of from direct offshore observation. The approach extrapolated the onshore SSH out to the offshore nadir with an accuracy of(1.88±0.20) cm and a standard deviation of 3.3 cm, which suggested that the approach presented was feasible in absolute altimeter calibration/validation(Cal/Val), and the approach enormously facilitated the obtaining SSH from the offshore nadir.     

测量系统差对大地水准面精度影响分析

从边值理论出发,推导了顾及Stokes核函数改化的观测值系统误差传播公式,基于超高阶重力场模型设计了仿真试验,以定量分析顾及核函数改化的重力异常系统差对大地水准面计算精度影响。仿真试验结果表明,重力异常系统差对大地水准面的影响表现为系统性特征,顾及核函数改化的Stokes积分公式能显著改进大地水准面计算精度,即使重力异常系统误差达3 mGal,大地水准面精度也优于1 cm,这些成果将为大地水准面精化工程的方案优化和质量评估提供有益参考。     

基于多星融合高度计数据的太平洋海域海平面变化特征分析

利用1993年1月—2012年12月共20 a的多星融合高度计数据,对太平洋海域海平面变化的空间分布、长期趋势等特征进行了分析。结果表明:(1)太平洋海域海平面总体呈西升东降的形态;(2)太平洋海域平均海平面的上升速率为0.284 28 cm/a,谱分析的结果表明其变化以1 a周期信号为主,且各部分海域平均海平面上升速率的分析结果也呈现西部大于东部的特征;(3)EOF分析表明第一模态为年代际模态,且可以解释原场的大部分,第二、第三模态为年际模态。     

卫星高度计数据样本大小对潮汐信息提取的影响

对3颗高度计卫星TOPEX/POSEIDON(TP),Jason-1(J1),Jason-2(J2)自1992—2011年683个重复周期,共18.6年的数据进行分析,得到全球海洋潮汐调和常数,并重点分析了采用不同样本大小的卫星高度计数据对潮汐信息提取的准度和精度所带来的影响。研究结果表明,参与分析的卫星高度计数据观测样本数的增加可以降低其反演潮汐各分潮振幅时的误差。观测时间为18.6年的高度计数据调和分析所得的主要半日分潮与实测比较,其振幅差相比于利用10年数据的计算结果减小约0.5cm;但是由于忽略了卫星更替过程所带来的观测时间差来进行调和分析,将会对计算分析过程中产生的迟角误差造成影响,主要全日分潮的迟角误差增加约2°,而半日潮迟角误差的改变则比较小。本文进一步用理想化实验解释了造成这种迟角计算误差变化的原因,比较了轨道交叉点上,由卫星在升轨和降轨2个轨道上各自的观测数据计算得到的调和常数,发现随着参与分析的高度计观测样本数的增加,调和分析计算潮汐调和常数时的内符精度也会显著提高。利用18.6年数据比利用10年数据进行调和分析时,主要半日潮调和常数的精度提高了约7%。     

利用大地水准面起伏模拟琉球海沟洋坡岩石圈的挠曲

利用大地水准面起伏模拟琉球海沟南、中、北段岩石圈的挠曲,经非线性最小二乘拟合,得到琉球海沟洋坡各段岩石圈的有效弹性厚度(T4)。模拟结果表明,琉球海沟洋坡的T4中段小,南北段大;南北段相比,南段小,北段大;与其他海沟相比琉球海沟洋坡的T4非常小。不同的Te值表明俯冲板片与岛孤之间不同的耦合程度,为进一步研究西太平洋边缘沟一弧一盆体系的动力学问题提供了新的视角。     

用GEOSAT卫星高度计资料估计热带西太平洋赤道纬向地转流

卫星高度计资料在海洋动力学中的应用主要是进行涨平面及海流变化的研究。在物理海洋学中，海流速度的测定是非常重要的，所以用高度资料推算地转流有重要意义。本文用２年多的ＧＥＯＳＡＴ卫星高度计资料，根据地转平衡方程，计算了赤道１６５°Ｅ的纬向地转流速度，并且将推算值与实测资料进行了比较，其相关系数为０．８５，达到了令人满意的。实践证明只要对高度计资料的质量控制、误差订正等处理方法得当，滤波方法及尺度选择合     

波浪骑士数据在高度计有效波高检验中的再处理

以2011年10～11月南海现场试验得到的9次波浪骑士测量数据,进行波浪骑士再处理与默认计算结果比对。比对结果表明两者平均误差为0.16m,均方根误差为0.32m,分析产生误差的原因在于波浪骑士默认计算有效波高时间段的中心与卫星过境时间不统一和未进行数据质量控制。研究表明在卫星高度计有效波高产品检验中,波浪骑士测量的有效波高需要进行再处理,以达到减少卫星高度计有效波高检验误差的目的。     

基于雷达高度计增益自动控制数据的风速反演算法研究

基于Jason-1卫星雷达高度计与NDBC(National Data Buoy Center)浮标的时空匹配数据集,利用BP(Back Propagation)神经网络方法建立了基于后向散射系数σ₀与有效波高(Significant Wave Height,SWH,)的双参数(σ₀-H_sw)风速反演模型,并探讨利用AGC(Automatic Gain Control)来代替σ₀对风速反演的可行性进行研究。结果表明,所建立的σ₀-SWH风速反演均方根优于0.3 m/s(风速范围为0.5~20 m/s); AGC-SWH模型反演精度偏低(1.3 m/s),但在星星交叉定标的基础上,模型精度提高了0.9 m/s。这个研究工作尤其是交叉定标基础上的AGC-SWH模型反演流程对"HY-2"海面风速反演有一定的借鉴意义。     

IGDR数据用于高度计定标先期计算的可行性

针对拟开展的Jason-3卫星高度计定标试验,分析了利用IGDR数据先期计算定标结果的可行性。介绍了基于GPS浮标的直接绝对定标方法,设计了IGDR数据用于定标计算的可行性评估方法,利用经过全球4大定标站海域的数据比较了IGDR、GDR数据计算定标结果的差异。结果表明:通过两种数据计算的定标结果之间没有明显的系统性偏差,其差异的不确定性约为1cm;相对于传统定标站GDR定标结果 3cm量级的标准差,该不确定性对于定标结果的一致性影响不大,在定标试验中可使用IGDR先期进行定标计算。     

用T/P测高数据反求海域重力异常

本文以反Stokes公式为数学模型,应用由T/P测高数据计算的大地水准面高反演了海洋平均重力异常,并与船测平均重力异常和OSU91A位模型计算的平均重力异常进行了比以分析,得出了一些有益的结论。