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基于与Jason-2数据比对的Jason-3卫星高度计全球数据质量评估

刘治中 杨俊钢 张杰 崔伟

刘治中,杨俊钢,张杰,等. 基于与Jason-2数据比对的Jason-3卫星高度计全球数据质量评估[J]. 海洋学报,2020,42(3):129–139,doi:10.3969/j.issn.0253−4193.2020.03.012
引用本文: 刘治中,杨俊钢,张杰,等. 基于与Jason-2数据比对的Jason-3卫星高度计全球数据质量评估[J]. 海洋学报,2020,42(3):129–139,doi:10.3969/j. issn.0253−4193.2020.03.012
Liu Zhizhong,Yang Jungang,Zhang Jie, et al. Jason-3 global statistical assessment based on Jason-2[J]. Haiyang Xuebao,2020, 42(3):129–139,doi:10.3969/j.issn.0253−4193.2020.03.012
Citation: Liu Zhizhong,Yang Jungang,Zhang Jie, et al. Jason-3 global statistical assessment based on Jason-2[J]. Haiyang Xuebao,2020, 42(3):129–139,doi:10.3969/j.issn.0253−4193.2020.03.012

基于与Jason-2数据比对的Jason-3卫星高度计全球数据质量评估

doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2020.03.012
基金项目: 国家重点研发计划(2016YFA0600102);国家自然科学基金(41576176)。
详细信息
    作者简介:

    刘治中(1994-),男,山东省莒县人,主要从事高度计数据应用研究。E-mail:1710772374@qq.com

    通讯作者:

    张杰,男,研究员,主要从事海洋遥感研究。E-mail:zhangjie@fio.org.cn

  • 中图分类号: P228.3

Jason-3 global statistical assessment based on Jason-2

  • 摘要: Jason-3卫星高度计于2016年1月17日成功发射,2016年2月12日进入预定轨道,与Jason-2高度计同轨进入编队飞行阶段,并落后Jason-2高度计约1分20秒,两者相距约560 km。2016年9月1日,Jason-2高度计变换轨道,编队飞行阶段结束,两高度计进入平行轨道,以增加卫星高度计对地观测的空间覆盖。本研究主要开展了Jason-3高度计的数据质量的评估与检验,包括Jason-3高度计数据可用性和有效性的验证,以及Jason-3高度计和校正辐射计各参数的数据质量监测。重点开展了Jason-2与Jason-3高度计各项参数的综合比较,利用Jason-2与Jason-3高度计编队飞行阶段的数据精确评估了两高度计参数的一致性,并从全球数据角度分析了Jason-3高度计获取各参数的能力以及稳定性;通过与Jason-2互交叉点比较分析评估Jason-3高度计海面高度数据质量情况,验证Jason-3高度计数据精度。结果表明,Jason-3高度计的数据质量满足高度计测高的要求,具有与Jason-1、Jason-2、T/P等高度计相同或更高的测高精度以监测全球海平面变化,此外,Jason-3有效波高参数数据质量明显优于Jason-2高度计。
  • 图  1  全球范围(a)和海洋表面范围(b)的逐周期缺失测量所占比例

    Fig.  1  Cycle-by-cycle monitoring of percentage of missing measurement over the world (a) and over land (b)

    图  2  不同编辑准则逐周期剔除数据所占百分比

    Fig.  2  Cycle-by-cycle percentages of edited measurements by the main Jason-2 and Jason-3 altimeter and radiometer parameters

    图  3  20 Hz测距数据观测数(a)和20 Hz测距标准偏差(b)的逐周期平均值

    Fig.  3  Cycle mean of number (a) and standard deviation (b) of 20 Hz range measurements

    图  4  偏指向角的平方逐周期平均值比较

    Fig.  4  Cycle mean of square off-nadir angle from waveforms

    图  5  编队飞行阶段对应点后向散射系数逐轨平均差值(Jason-3与Jason-2差值)

    Fig.  5  Pass mean of backscatter coefficient difference during the formation flight phase of Jason-3 minus Jason-2

    图  6  后向散射系数(a)及其标准偏差的逐周期平均值(b)比较,风速(c)及其标准偏差的逐周期平均值(d)

    Fig.  6  Cycle mean of backscatter coefficient (a) and standard deviation of backscatter coefficient (b), cycle mean of wind speed (c) and standard deviation of wind speed (d)

    图  7  编队飞行阶段对应点湿对流层校正逐轨平均差值(Jason-3与Jason-2差值)

    Fig.  7  Pass mean of radiometer wet troposphere correction difference during the formation flight phase of Jason-3 minus Jason-2

    图  8  湿对流层校正逐周期平均值(a)及其标准偏差(b)

    Fig.  8  Cycle mean of radiometer wet troposphere correction (a) and standard deviation of radiometer wet troposphere correction (b)

    图  9  编队飞行阶段对应点电离层校正逐轨平均差值(Jason-3与Jason-2差值)

    Fig.  9  Pass mean of dual frequency ionosphere correction difference during the formation flight phase of Jason-3 minus Jason-2

    图  10  双频电离层校正逐周期平均值(a)及其标准偏差(b)

    Fig.  10  Cycle mean of dual frequency ionosphere correction (a) and standard deviation of dual frequency ionosphere correction (b)

    图  11  编队飞行阶段对应点有效波高逐轨平均差值(Jason-3与Jason-2差值)

    Fig.  11  Pass mean of significant wave height difference during the formation flight phase of Jason-3 minus Jason-2

    图  12  有效波高逐周期平均值(a)及其标准偏差(b)

    Fig.  12  Cycle mean of significant wave height (a) and standard deviation of significant wave height (b)

    图  13  编队飞行阶段对应点海面高度逐轨平均差值(Jason-3与Jason-2差值)

    Fig.  13  Pass mean of sea surface height difference during the formation flight phase of Jason-3 minus Jason-2

    图  14  海面高度逐周期平均值(a)及其标准偏差(b)

    Fig.  14  Cycle mean of sea surface height (a) and standard deviation of sea surface height (b)

    图  15  Jason-3与Jason-2高度计编队飞行阶段海面高度差值全球分布

    Fig.  15  Global difference of sea surface height during the formation flight phase of Jason-3 minus Jason-2

    图  16  Jason-3自交叉点(a)和Jason-3与Jason-2互交叉点(b)的海面高度逐周期不符值及其均方根值

    Fig.  16  Cycle mean of self-crossover (a) and dual-crossover (b) sea surface height difference and root mean square

    图  17  Jason-3自交叉点(a)和Jason-3与Jason-2互交叉点(b)的海面高度异常不符值全球分布

    Fig.  17  Global difference of self-crossover (a) and dual-crossover (b) sea level anomaly difference

    图  18  Jason-3自交叉点(a)和Jason-3与Jason-2互交叉点(b)的海面高度异常逐周期不符值及其均方根值

    Fig.  18  Cycle mean of self-crossover (a) and dual-crossover (b) sea level anomaly difference and its root mean square

    表  1  Jason-2和Jason-3高度计和辐射计数据编辑中的参数阈值

    Tab.  1  Thresholds used for altimeter and radiometer parameters in the Jason-2 and Jason-3 editing procedures

    参数最小值最大值参数最小值最大值
    20 Hz测距数据观测数10固体潮校正/m−11
    轨道高度−距离测量值/m−130100极潮校正/m−0.0150.015
    20 Hz测距标准差/m0.2Ku波段有效波高/m011
    模型干对流层校正/m−2.5−1.9Ku波段后向散射系数/dB730
    辐射计湿对流层校正/m−0.5−0.001风速/m·s−1030
    Ku波段电离层校正/m−0.40.04后向散射系数标准差/dB1
    Ku波段海况偏差/m−0.50后向散射系数观测数10
    潮汐校正/m−55Ku波段偏指向角平方/(°)2−0.20.64
      注:—表示对最大值(最小值)没有限制要求。
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-04-22
  • 修回日期:  2019-09-06
  • 网络出版日期:  2020-11-18
  • 刊出日期:  2020-03-25

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