基于多源卫星数据集的三维海况偏差模型研究

发布时间：2020-11-03 12:27

　　 卫星高度计资料已经成为研究全球海平面变化的主要手段，同时它还被应用于海洋地形探测和海洋重力场的研究中。TOPEX/Poseidon(T/P)卫星和Jason-1卫星是同一系列的测高卫星，它们的高度计数据产品被认为较为可靠。高度计测高数据需要添加各种测高误差的校正，目前海况偏差(SSB)已取代轨道误差成为最大的误差源。海况偏差的理论模型研究尚存在很大困难，可操作化的SSB模型主要是基于经验方法的。因此，可操作化的SSB校正是一种特殊的校正，因为它依赖于海表面高度（SSH）数据本身的精确度。 本论文分析了T/P和Jason-1两颗相继卫星高度计同步运行段的各项测高误差校正，并且应用分析结果重新处理T/P卫星中偏差较大的测高误差校正数据，进而建立基于两颗卫星高度计SSH、有效波高和风速的交叉点融合数据集。经验证，基于融合数据集的SSB模型可以更为有效地应用于不同卫星的测高数据中，通用性较基于单颗卫星数据集的SSB模型有所增强。 近年来对海况偏差新参量的探索是研究热点之一，本论文将海浪的平均波周期作为参量引入海况偏差模型中。利用ERA-40提供的全球平均波周期数据T_(ERA)，通过双线性插值方法联合Jason-1高度计数据反演的平均波周期数据T_(ALT)，在全球范围内验证和评价现有能由高度计反演平均波周期的经验模型。结果表明，现有基于浮标观测数据的平均波周期模型在全球范围内、多海况条件下的适应性较差。利用无次波高和波龄之间高相关度的特征，建立基于ERA-40和Jason-1高度计联合数据集的平均波周期四次多项式经验模型。由于T_(ALT)和T_(ERA)残差仍与有效波高呈线性关系，按照有效波高分段的方式建立了分段反演模型，进一步提高了反演模型的有效性。建立的基于高度计数据的平均波周期反演模型能适用于全球海况条件，可用于三维海况偏差模型中平均波周期参量的反演。 基于上述多源卫星数据集的有效波高、风速和平均波周期建立了三维海况偏差模型，将平均波周期这一重要的海况描述符引入海况偏差模型。针对T/P、Jason-1和Jason-2卫星高度计的验证数据，三维SSB模型在全纬度范围内的SSB可解释方差进一步有1cm~2左右提高。因此，本论文建立的基于多源卫星数据集的三维海况偏差模型是一个较为有效且通用性良好的模型。
【学位单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2012
【中图分类】：P714.1
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 卫星高度计简介
    1.2 TOPEX/Poseidon 与 Jason-1 卫星介绍
    1.3 海况偏差研究现状
        1.3.1 海况偏差机理
        1.3.2 海况偏差经验模型研究
        1.3.3 海况偏差新参量研究
    1.4 基于高度计数据的平均波周期反演方法
        1.4.1 Challensor-Srokosz 理论推导模型（CS91 模型）
        1.4.2 Gommenginger 经验模型（G03 模型）
        1.4.3 Hwang 经验模型（H98 模型）
        1.4.4 Quilfen 神经网络模型（Q04 模型）
        1.4.5 Mackay 模型（M08 模型）
    1.5 本论文的主要内容
    1.6 论文结构与思路
2 同步段数据分析
    2.1 同步段数据选取
    2.2 海表面高度各项测高误差校正模型
        2.2.1 逆大气压校正模型
        2.2.2 海潮校正模型
        2.2.3 电离层校正模型
        2.2.4 干、湿对流层校正模型
        2.2.5 固体潮校正模型
    2.3 同步段海表面高度各项测高误差校正分析
        2.3.1 逆大气压校正分析
        2.3.2 海潮校正分析
        2.3.3 电离层校正分析
        2.3.4 干、湿对流层校正分析
        2.3.5 固体潮校正分析
3 多源卫星数据集的建立
    3.1 T/P 卫星数据的重新处理
    3.2 多源卫星数据集建立
4 基于高度计数据的平均波周期反演模型研究
    4.1 现有模型验证和评价
    4.2 新平均波周期反演模型的建立
        4.2.1 基于无因次波高和波龄关系的反演模型
        4.2.2 按照有效波高分段建模
        4.2.3 分段模型有效性检验
5 基于多源卫星数据集的海况偏差模型建立及验证
    5.1 海况偏差参数模型建立依据
    5.2 多源卫星数据集优势分析
    5.3 三维海况偏差模型的建立及有效性检验
    5.4 小结
6 结论与展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

【参考文献】

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2 郭佩芳,施平,王华,王正林;划分风浪与涌浪的一个新判据——海浪成份及其在南海的应用[J];青岛海洋大学学报;1997年02期

3 赵栋梁,叶钦;高度计风速反演算法比较及波浪周期反演初探[J];海洋学报(中文版);2004年05期

本文编号：2868569