球谐分析方法对GRACE大气去混频模型计算的影响

基于球谐分析的解析积分公式,导出5种适合于大气去混频模型计算的球谐分析公式。采用无误差和加入误差的模拟大气压数据,通过"闭环"过程分析了5种球谐分析方法的正确性和有效性。基于ERA-Interim表面大气压数据,采用5种球谐分析方法计算了5组大气去混频模型。通过星间距离变率残差和累计大地水准面误差比较可知,不同球谐分析方法可导致星间距离变率残差的差距最大达0.6nm/s。第一类Neumann方法精度最高,证明5种球谐分析方法对现有GRACE卫星重力恢复的影响可忽略;但对于未来采用激光测距的卫星重力任务,建议大气去混频模型计算采用第一类Neumann方法。

利用局部高空间分辨率大气数据计算GRACE大气去混频模型

在计算GRACE重力场反演中的大气去混频模型时,针对ECMWFop或ERA-Interim大气数据空间水平分辨率不足的问题,提出了一种局部区域高空间水平分辨率大气数据与全球大气数据合理拼接融合的方法。利用欧洲局部区域的大气数据与ERA-Interim大气数据融合计算了一组改进的大气去混频模型,从谱域、空域及星间距离变率残差角度分析了改进大气去混频模型的质量。结果表明改进大气去混频模型相对于常规大气去混频模型的质量提高最大比例为1.87%,与AOD1BRL05相对于RL04的提高比例2.27%相当,验证了高空间水平分辨率大气数据确实有助于提高大气去混频模型质量的结论,为改进GRACE提取局部区域特定质量变化信号提供了一种方法。

大气积分方法对GRACE大气去混频模型的影响

讨论利用表面压力积分方法以及3种不同大气垂直积分方法并结合去平滑球谐分析方法,计算出4种不同的GRACE大气去混频模型。从谱域、空域以及主成分分析来比较4种GRACE去混频模型的差距。结果表明:4种大气积分方法信号相近,但也存在较小的差距。用于现阶段时变重力场模型计算这些差距时影响可忽略,但是如果要达到GRACE模拟精度,以及下一代卫星重力场模型的精度,需要考虑大气积分方法间差距带来的影响。

GRACE大气去混频模型计算的若干策略分析

非潮汐高频大气质量变化需要在时变重力场模型的计算过程中予以扣除.本文从大气垂直积分与大气积分平均值算法改进与优化、大气积分平均值时间跨度选择和大气输入数据更新等方面出发,提出若干大气去混频模型计算策略,并从谱域、空域、时域等角度进行模型质量评估.结果表明:基于ERA-Interim数据及本文改进的大气垂直积分算法计算SWJTU1模型,在空域上与RL06的差距小于2 mm大地水准面高,与RL05的差距在14 mm以内;基于ERA5再分析数据计算SWJTU2模型,在空域上与RL06差距小于SWJTU1与RL06的差距,其与SWJTU1的模型差异在0.4 mm内.本文实验结果表明:大气垂直积分算法改进和输入数据的更新都能提高模型质量,但是算法改进的提升程度更大;大气垂直积分平均值的改进算法极大提高了模型计算效率,且对模型质量的影响可以忽略,本文认为平均值的时间跨度应当尽可能长.本文提出的计算大气去混频模型的若干策略,亦可为我国自主研发的重力卫星数据处理提供参考.

利用ERA-Interim数据计算GRACE大气去混频模型

针对欧洲中程天气预报中心实时大气数据中由于水平及垂直分辨率变化所引起的大气压跳跃,利用再分析大气数据(ERA-Interim)及去平滑球谐分析方法计算重力恢复与气候实验卫星(gravity recovery and climate experiment,GRACE)大气去混频模型,从谱域、空域角度及利用主成分分析方法比较其与标准大气与海洋去混频模型的差距,并采用星间距离变率残差作为标准衡量两种模型的优劣。结果表明:两种模型之间精度相近,用于计算时变重力场模型时其影响可忽略,但在用于计算下一代卫星重力场模型时,需考虑其影响。