由TOPEX/Poseidon和Jason-1/2探测的1993—2012中国海海平面时空变化

海平面变化是社会经济发展和科学研究的重要内容.利用1993年1月至2012年12月共20年的TOPEX/Poseidon、Jason-1和Jason-2卫星测高数据,研究中国海海平面的时空变化.首先通过三颗卫星伴飞阶段数据得到三颗卫星之间的逐点海面高系统偏差,进行逐点海面高改正,建立了20年的中国海海面高异常时间序列.分析了中国海海面高异常空间分布,给出了1月到12月月均平均海平面异常的空间变化规律.分析了中国海海面高异常的时变规律,分别给出了年、季度和月的海面上升速率.利用小波分析研究了中国海海面高异常周期变化规律,分别给出了渤海、黄海、东海和南海的海面高变化周期.讨论了ENSO对海面高异常的影响.

基于JASON-1资料的南海海域海面风、浪场特征分析

南海海域地形复杂,风浪多变,由极端的水文气象条件引起的大风、巨浪等海况灾害频发,对航道运输、石油开发、海岸工程、军事活动等造成一定的影响。研究基于2002年1月15日至2012年2月15日共372周期的JASON-1GDR数据,采用克里金插值法分析南海海域海面风速和有效波高的时空分布特征和季节变化规律,运用核密度估计法提取大风和巨浪灾害的高发区域,为航道运输安全和海洋工程建设等提供参考。结果表明,南海海域年均海面风速和有效波高皆从东北向西南方向呈舌状高值区,并逐渐向外减小;季均海面风速和有效波高均呈现秋冬高、春夏低的变化规律;大风高发区多集中于南海东北部海域、台湾海峡和吕宋海峡附近;巨浪高发区则位于东沙群岛以南、中沙群岛以北、西沙群岛以东、菲律宾以西这一海域。

T/P,Jason-1测量风速及有效波高的验证与比较

选取与T/P(TOPEX/POSEIDON)卫星高度计同步的浮标资料以及月平均浮标资料对T/P卫星高度计测量结果进行验证,结果表明:选取较窄的空间窗口以及较长的资料序列,可以减小浮标测量结果和高度计测量结果之间的误差;在所选浮标海域,浮标测量获得的有效波高与T/P测得有效波高存在0.3m的系统误差。T/P卫星高度计和Jason-1卫星高度计测量结果的比较显示,由于受海浪成长状态和仪器噪声的影响,二者测量获得的标准化雷达后向散射截面在低风速时相差较大,在高风速时符合较好。T/P和Jason-1卫星高度计测量获得的有效波高和海面高度异常的均方根误差分别为0.21m和0.05m。

利用星载GPS数据确定厘米级Jason-1卫星精密轨道

利用Jason-1卫星星载GPS实测数据,通过非差简化动力学定轨的方法,计算Jason-1卫星2003年1月3日至23日的轨道,并与JPL确定的GPS简化动力学轨道进行对比。结果表明,简化动力法使Jason-1卫星的径向定轨精度可优于±2.5 cm。

利用jason-1资料验证区域海气耦合模式模拟台风浪的有效性

本文基于中尺度大气模式MM5、区域海洋模式POM及第三代海浪模式WW3建立了综合考虑海气间动力、热力相互作用的区域海气耦合模式系统。利用耦合模式模拟中国南海的两次典型的台风过程,并利用jason-1卫星高度计资料验证耦合模式模拟台风浪的有效性。结果表明:耦合模式能够较好地模拟南海台风的移动和强度,但模拟台风系统略偏弱,耦合模式对正常路径台风的模拟效果优于转向型台风;耦合模式能够模拟出南海台风过程中海浪场的演变特征,模拟结果与jason实测值相关性较好,相对误差在可接受范围;区域海气耦合模式为台风等强天气过程中海洋、气象要素演变特征及海-气界面相互作用过程的研究开辟了一条有效途径。

Jason-1海洋地形卫星介绍

该文主要介绍了雷达高度计的工作原理、Jason-1卫星的仪器设备和运行轨道以及Jason-1卫星观测数据的应用情况。

基于Jason-1卫星测高数据提取海洋潮汐信息研究

为深入研究中国近海区域海洋潮汐活动,基于Jason-1约6年的卫星测高GDR数据,采用调和分析法提取了中国近海区域交叉点的潮汐信息,得到主要分潮的振幅分布图。将其与验潮站资料和FES2004全球海潮模型相比较,其分潮振幅差异基本在3cm以内,结果符合性较好。

基于T/P和Jason-1高度计数据的渤黄东海潮汐信息提取

对19 a的TOPEX/POSEIDON（以下称T/P）和Jason-1卫星高度计测高数据进行调和分析,得到渤黄东海海域的8个主要分潮（M2、S2、N2、K2、K1、O1、P1和 Q1）。提出一种将两类卫星高度计数据统一的方法,消除了因两类卫星高度计校正算法等不同所导致的相互之间的偏差。变轨后的 T/P与Jason-1卫星加密了高度计对潮汐观测的空间分布。通过对交叉点处升轨与降轨的潮汐调和分析结果进行比较,检验调和分析方法及高度计数据的可靠性；将基于高度计数据的调和分析结果与验潮站资料进行比较,以检验其正确性。4个主要分潮（M2、S2、K1、O1）振幅之差的均方根介于1.0-1.8 cm,迟角之差的均方根介于4.1°-7.8°。与已有研究结果相比,调和分析结果的精确性有所提高。在此基础上,综合变轨前后两类高度计测高数据的调和分析结果,给出并分析了渤黄东海4个主要分潮的同潮图。

基于JASON-1高度计的海况偏差校正参数模型

基于JASON-1高度计研究海况偏差校正参数模型。采用交叉点处测量值差分的方法消除高度计中除海况偏差之外的噪声信号。基于泰勒展开构造以有效波高、风速为变量的32种海况偏差参数模型,利用线性回归的方法得到各模型的参数估计值,并对其进行评价、筛选得到最优模型。通过将该模型的海况偏差校正值与JASON-1的地球物理数据集(GDR)数据相对比,进一步验证该参数模型的有效性。结果表明:该参数模型有效,可以用于JASON-1高度计的海况偏差校正。

基于Sentinel-1与激光测高数据的冰川运动监测研究

针对不同遥感数据源对冰川监测具有不同的优势,结合Sentinel-1归一化互相关计算方法与激光测高数据重叠点法,对恩格斯堡岛周边冰川进行冰流速和高程变化联合监测。实验结果表明恩格斯堡岛周边Priestley冰川至Nanshen冰架沿线表面流速和高程变化均呈两端大于中间趋势。该区域冰流速最大区域位于Priestley冰川纳什山脊段以及Nanshen冰架与其周边各冰川交汇区。该区域从2003~2019年平均高程变化为2.03 m,最大高程变化为5.16 m,高程变化趋势与表面流速具有较高的一致性,位于Priestley冰川纳什山脊段和Nanshen冰架与各冰川交汇口处高程变化较大,Priestley冰川凯纳特山段相对比较稳定。本文研究方式可为小区域冰川综合监测提供新思路。

基于多源卫星数据的高邮湖长时序水位变化监测

湖泊水位是湖泊变化的重要指标之一,监测湖泊水位变化能够为水资源合理开发利用和流域水资源调度提供依据。以高邮湖为研究对象,基于T/P卫星和Jason-1/2/3卫星测高数据构建1993~2021年间水位序列,并采用M-K突变检验、滑动t检验等方法,结合气象及社会统计数据讨论高邮湖水位变化特征及影响因素。结果表明:综合利用T/P、Jason-1/2/3系列卫星可以实现高邮湖水位长时序监测,精度在0.22 m左右;综合长时序数据发现,高邮湖水位突变起始点在1997年,2003年年均水位达到峰值,其多年年内水位高峰期在7~10月,年内总体呈单峰分布。

基于卫星测高交叉点的海洋表面地转流速度

在流体静力平衡状态下,海洋Coriolis力和压力梯度平衡就形成地转流,世界上大多数海流都近似为地转流.本文利用卫星测高交叉点方法计算海洋表面地转流速度,分析了利用测高交叉点计算地转流速度的不确定性,上升和下降弧段的海面倾斜在分辨率50km上可以达到10^(-7)量级,才可能获得优于10cm/s的地转流速度.在低纬度或者纬度接近卫星轨道倾角的地区,由交叉点方法计算的地转流速度精度低于中纬度地区.以中国台湾东部黑潮为试验区,利用最新的中国台湾周边海域大地水准面模型参考场计算高精度的大地水准面高,利用TOPEX/Poseidon和Jason-1的GDR数据(2002～2005年)计算海面高,然后计算交叉点的动力高,确定交叉点的地转流速度,结果与中国台湾NCOR(National Center for Ocean Research)的流速基本一致.

卫星测高技术在监测海啸现象中的研究及应用

利用卫星测高技术,通过共线平差和沿轨、垂直轨迹测高大地水准面梯度的计算,得到了海啸发生2个小时后的海面波高和海面梯度异常现象,为利用卫星测高技术监测海啸、模拟海啸现象提供了依据。

南中国海台风浪数值模拟研究——以台风“珍珠”为例

以QSCAT/NCEP混合风资料和Myers经验模型风场构造台风风场,并以之作为驱动风场,建立一个基于第三代海浪模式SWAN的两重嵌套台风浪数值模拟模型。以0601号台风珍珠为例,对南中国海至广东的台风浪进行数值模拟研究。将数值模拟结果与台风期间Jason-1卫星高度计观测资料和近岸浮标实测资料(波高、波向和波周期)作了较为详细地比较,并分析台风浪要素的时空分布。结果显示台风浪要素的数值模拟值与实测值吻合良好,表明SWAN模型能够较好地再现大洋和近岸台风浪的时间发展过程和空间分布特征。

WAVEWATCH Ⅲ模式在全球海域的数值模拟试验及结果分析

基于第三代海浪数值预报模式WAVEWATCH III(v3.14),构建了全球区域海浪数值预报系统,采用1999年9月—2009年7月的Quik SCAT/NCEP混合风场作为驱动场,对模式进行了10a的积分。利用NDBC浮标数据及Jason-1卫星高度计资料对模式模拟结果进行了检验,结果表明:模式对全球海浪模拟效果较好。通过对模式误差的分析,为后续开展全球海浪同化工作中背景误差协方差矩阵的构建及集合样本的选取提供了依据。

Jason-1卫星厘米级星载GPS精密定轨

美法合作研制的Jason-1海洋卫星于2001年2月7日在美国加利福尼亚州成功发射，它接替已经运行了9年的Topex／Poseidon（T／P）卫星，继续对全球海平面进行高精度的实时监测．海洋卫星的轨道误差，尤其是径向误差直接影响卫星测高的效果，为了能与聊的测高数据很好地衔接，Jason—1卫星径向轨道须达到2．5cm精度．本文利用Jason-1卫星星载GPS实测数据，通过非差动力学定轨方法，计算了Jason-1卫星2002年12月19日至2003年1月7日两个cycle的轨道，并利用与JPL计算的精密轨道比较、轨道重叠检验及SLR检核等多种方法全面地分析了本文的定轨结果．多种比较结果综合表明，Jason-1卫星径向定轨精度可达到1～2cm．

由卫星测高数据观测到的印度洋海啸波高

本文介绍了利用卫星测高资料测定的印度洋地震引起的海啸波高的研究成果 ,以及卫星测高数据在对海啸灾害进行预测的应用价值。通过卫星雷达测高可观测到沿卫星星下点轨迹的相距几公里的点上的海面高 。

卫星雷达测高数据的坡度改正方法比较

基于RAMP DEM模型,以南极沃斯托克地区的ERS-1数据处理为例,比较了直接法、间接法和重定位法三种坡度改正方法的精度。结果表明重定位法的精度优于其他两种方法,直接法精度最差。