基于Jason-2为真值的HY-2高度计海况偏差估计参数模型改进及应用研究

本文基于HY-2高度计与Jason-2高度计时空匹配数据集,将匹配点Jason-2的海况偏差视为真值、HY-2的有效波高和风速为变量,利用最小二乘法建立海况偏差估计六参数模型。将所建模型应用于HY-2第70、71cycle数据,结果表明:改进后的海况偏差估计参数模型优于传统海况偏差估计参数模型,能够有效提高HY-2的海况偏差估计精度。     

HY-2卫星雷达高度计时标偏差估算

卫星雷达高度计是海洋遥感监测的重要传感器之一,测高系统和定轨系统是高度计重要的组成部分。若两系统使用不同的系统时钟,则获得的轨道高度和卫星测距值之间可能会存在一个时标偏差,该时标偏差会降低卫星雷达高度计的海面高度测量精度。针对HY-2卫星雷达高度计的时标偏差问题,本文分析了时标偏差对测高精度的影响,介绍了一种使用自交叉点数据估算时标偏差值的方法,并基于HY-2卫星雷达高度计第21个周期数据开展了时标偏差修正实验。时标偏差修正后HY-2自交叉点的海面高度差值(也称"不符值")分布收敛程度有了明显的提高,其RMS均方根值从24.7 cm减小到了7.0 cm,HY-2与Jason-2互交叉点的不符值的RMS也从16.6 cm减小到了7.3 cm。这表明本文介绍的时标偏差修正方法可有效地提高HY-2卫星雷达高度计的测高精度。     

基于Sentinel-3载荷OLCI和SRAL数据的内波同步探测研究

The ocean and land color instrument(OLCI) and synthetic aperture radar altimeter(SRAL) installed aboard the Sentinel-3 satellite have been in orbit for operational uses. In this study, data collected from Sentinel-3 are used to investigate internal waves in the South China Sea. An internal wave is detected using an OLCI image with a resolution of 300 m, and an analysis was performed with a quasi-synchronous moderate-resolution imaging spectroradiometer(MODIS) image. The opposite characteristics of OLCI and MODIS images of the same internal wave are explained by the critical angle in brightness reversals. The unique observational geometry of the OLCI image and its influence on observations of internal waves are discussed. The distribution of σ0 and sea surface height anomalies(SSHAs) induced by internal waves are studied using SRAL records. The σ0 records of SRAL occasionally show less sensitivity to the modulation of internal waves, which may be attributed to the observational geometry, while SSHAs show obvious variations. The synchronous pairing of OLCI images and SRAL records are analyzed to extract the three-dimensional sea surface signatures induced by internal waves. The analysis demonstrates that the profile of SSHAs in the surface shows an opposite phase to the profiles of internal waves in the ocean. The opposite phase relationship, observed in the remote sensing view, is also confirmed with a laboratory experiment.     

卫星地面轨迹分段拟合确定交叉点的方法研究

用于消除交叉点测量误差的平差法、高度计海况偏差校正及大地水准面模型的建立等都以轨迹交叉点数据为基础。找到一种高效且精确确定交叉点位置的方法十分重要。本文以Jason-1卫星高度计为例,设计了11种弧段分段类型并据此进行拟合以确定交叉点的精确位置,从获取有效交叉点的数量和效率两方面分析,采用12段的分段拟合方法效果最优。不同倾角卫星地面轨迹会发生变化,分段节点需要根据轨迹曲线特征适当调整。本文分段设计方案及最优分段选取方法对任何倾角的卫星依然适用。     

HY-2A卫星高度计有效波高信息提取业务化算法

2011年8月16日我国成功发射了第一颗自主海洋动力环境卫星HY-2A,有效波高是其搭载的雷达高度计可获取的重要海洋动力环境参数之一。本文详细介绍了应用于HY-2A雷达高度计的有效波高信息提取业务化算法,该算法通过迭代最小二乘拟合方法提取有效波高信息。同时,基于HY-2A雷达高度计业务化运行获取的有效波高数据,分别与Jason-2卫星高度计有效波高和NDBC浮标海浪波高数据进行了比对分析。比较结果表明,HY-2A雷达高度计与Jason-2有效波高的标准偏差为-0.26m,RMS为0.58m;HY-2A高度计与NDBC浮标数据间的标准偏差为-0.22m,RMS为0.37m。结果证明了目前应用于HY-2A雷达高度计业务化运行中的有效波高信息提取算法的可行性。     

基于NCEP数据进行高度计湿对流层校正的探讨

为达到高度计几厘米测高精度,湿对流层校正范围为3~45 cm,精确计算湿对流层校正是至关重要的。本文利用美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)数据,采用模型法计算高度计湿对流层校正。计算结果与无线电探空仪计算结果比较,偏差为0.01 cm,均方根为2 cm;与Jason-1模型法湿对流层校正产品比较,偏差为0.2 cm,均方根为1.4 cm。因此,利用NCEP数据计算高度计湿对流层校正精度较高,能够满足高度计大气湿对流层校正精度要求。为高度计大气湿对流层校正的计算提供1种新方法。     

吕宋海峡夏季叶绿素a荧光的拖拽剖面测量

叶绿素a是海洋初级生产力估算中的一个重要基础参数。以2008年8月—9月走航式船载多参数拖曳式剖面测量系统为平台,搭载叶绿素荧光计进行剖面测量所获取的现场实测数据为依据,分析了南海吕宋海峡附近A、B、C三个海域叶绿素a的空间分布状况,并探讨了叶绿素a与其他环境参数之间的关系。结果表明:叶绿素a垂直分布在水深100 m范围内呈现单峰型和双峰型两种现象,其峰值主要出现在水深50~90 m;叶绿素a与温、盐分别呈负相关与正相关关系;溶解氧垂直分布最大值出现在叶绿素a垂直分布最大值的上方,此种分布现象与浮游植物的光合作用密切相关。整个研究海区叶绿素a存在西高东低的特征,该分布特征与研究海域受西太平洋水和流场的影响有较大关系。     

基于极化SAR数据的海浪信息反演

基于C波段极化AIRSAR数据,采用性能较好、计算简便的圆极化法提取极化方位角,利用极化SAR数据的反演算法反演海浪参数。将反演的海浪参数与NDBC浮标测得数据进行比对,结果显示两者反演海浪参数较为一致,精度符合海浪观测要求。同时,对海岸岬角在海浪传播过程中的折射作用进行了分析,发现海浪由开放水域向近岸浅水域传播过程中受到海岸岬角折射影响较大,结果符合近岸海浪传播特征。     

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。     

联合多卫星测高数据确定中国近海及其邻域垂线偏差

联合T/P数据、T/P新轨道数据、Jason-1数据、Jason-1新轨道数据、Jason-2数据、Geosat/GM数据、Geosat/ERM数据、Envisat RA-2数据、ERS-1/ERM和ERS-2/ERM数据,基于EGM2008重力场模型,用相邻测高点大地水准面高度的一次差分求沿轨垂线偏差,然后基于最小二乘原理,采用求最小范数逆的方法,直接解算中国近海及其邻域(0°～42°N,102°～138°E)2′×2′分辨率网格点垂线偏差子午分量和卯酉分量。计算结果与EGM2008模型垂线偏差相比,子午分量的RMS为0.91″,卯酉分量的RMS为0.27″。