基于多源卫星数据集的三维海况偏差模型研究

摘要

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TERA，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TALT，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TALT和TERA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1cm2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。