联合卫星测高和卫星重力数据研究热容海平面变化

首先用卫星测高资料计算了1993～2009年6月的全球平均海平面变化。用GRACE(gravity recovery andclimate experiment)时变重力场系数反演了2003～2009年6月全球平均海水质量变化。联合GRACE和卫星测高资料计算了2003～2009年6月的热容海平面变化,该变化呈上升趋势。用日本气象局Ishii等提供的海温数据计算了1993～2006年的海水引起的平均热膨胀海平面变化,1993～2003年间,全球海洋热膨胀引起的热容海平面呈上升趋势,约占同期平均海平面变化的一半。利用ARGO温盐数据计算了2004～2009年6月平均热容海平面变化,也呈上升态势,只是变化速率有所减慢。     

多源数据推求的西太平洋区域海面动力地形比较分析

简述利用空间大地测量观测数据和海洋水文数据推求海面动力地形的方法。基于EGM96重力场模型和卫星重力恢复的重力场模型GL04C,联合卫星测高平均海面高模型分别推算西太平洋海域的平均海面动力地形,并与根据海洋水文数据推算之结果进行比较分析。结果表明:卫星重力场模型GL04C更好地表现了海面地形的细节特征。卫星重力和卫星测高的联合应用将成为确定海面动力地形的有效途径之一。     

联合多代卫星测高资料反演中国南海重力异常

联合HY-2A、Geosat、ERS1/2、Envisat、T/P、Jason1/2等多颗测高卫星,通过共线处理和交叉点平差削弱海面时变效应和径向轨道误差等影响,以Jason-1测高卫星作为参考,对多代测高卫星进行基准统一,消除测高数据的不一致性,基于全球EGM2008重力场模型,采用移去恢复技术和逆Vening-Meinesz公式反演中国南海(0°~23°N,103°~120°E)2'×2'重力异常,与船测重力数据比较,均方根误差为4.9m Gal。     

2003-2008年全球海平面变化评估

导致全球海平面短时间尺度变化主要有海水密度和海水质量这两方面的变化因素。通过重力校正和气候试验（GRACE）对地球重力场进行观测，并联合卫星测高SA、ARGO系统的观测结果可推知：自2003年以来，海平面的上升主要是因为海水质量的增加。     

南海周边相对海平面变化特征及2004年苏门答腊地震影响分析

利用南海周边1989-2014年的潮汐资料和GPS长期观测资料,分析了南海周边相对海平面变化特征,以及2004年苏门答腊地震对该区域相对海平面变化的影响。研究结果表明,南海周边的相对海平面变化以上升为主,平均上升速率（4.53±0.20） mm/a,高于全球平均速率,且2004年后上升趋势加剧;南海周边相对海平面呈现6类较典型的变化特征,并存在与板块构造相对应的分区聚集现象,形成了中国东南和越南沿海、马来半岛、加里曼丹岛北部、菲律宾群岛等4个变化特征区。受2004年苏门答腊大地震的影响,马来半岛、南沙和西沙海域的地壳形变由上升趋势转为下沉,加剧了相对海平面的上升;中国东南沿海和菲律宾群岛受地震影响较小;越南沿海和加里曼丹岛北部区域的地震影响还有待进一步研究。     

利用T/P卫星测高资料构造中国近海及邻域平均海平面和海面地形

在对T／P卫星4年1992年10月-1996年10月测高数据的编辑及预处理基础上,采用stacking处理技术构造出中国近海及邻域（0°—40°N,105°—135°E）相对于GRS80参考椭球的30’×30’年平均海平面,其总体精度达到±83cm（均方根）水平。验证了中国近海及邻域的平均海平面在总体上呈东南高、西北低的趋势。利用JGM-3和OSU91A混合模型的重力大地水准面,直接从平均海平面中扣除大地水准面起伏的影响,并采用“剪切”法得到中国近海及邻域完整到20阶次的海面地形模型的球谐函数表达式,验证了中国近海及邻域海面地形在总体上为正的格局,并对其构造特征作了初步探讨。     

重力数据融合与重力垂直梯度异常反演

重力垂直梯度异常反应了重力异常的空间变化率,在地球物理勘探等多学科中得到越来越多的应用。利用南海局部区域实测重力异常数据和Sandwell测高重力异常数据,将搜索范围、距离和精度多种因素融合考虑并对Shepard算法进行改进,给出了南海局部区域(19°N~20.5°N,114°E~115.5°E)分辨率1'×1'的重力异常并反演了对应分辨率的重力垂直梯度异常。结果表明,基于Shepard改进算法的高精度船测重力和测高重力的有机融合,增强了单一测高重力数据反演重力垂直梯度异常的细节纹理,提高了反演重力垂直梯度异常的分辨率和精度。     

中国近海海平面变化区域相关分析

由测高卫星升、降弧段海面高交叉点约束方法，用TOPEX／POSEIDON测高数据计算了黄海、东海、南海海域的海平面变化；分析了三个海区海平面变化的相关性；在频域内讨论了它们之间的相干性；分析了海水面积随纬度带的变化对不同纬度分布的海区海平面变化量的影响。     

1993—2001年全球海面高度变化特征

应用TOPEX／POSEIDON（T／P）卫星高度计测高资料，对全球海洋的海面变化特征进行了分析，结果表明，1993年1月－2001年6月期间，全球海平面呈现上升的态势；全球平均海平面高度的平均上升速率约为1．2mm/a；海温的变化是引起海平面变化的重要原因，便其对海平面抬升的贡献不到50％。海平面的变化具有很强的地域特征。海平面变化的空间分布特征受风应力异常特别是纬向风应力异常的空间分布影响较大。     

卫星测高反演重力场在西太平洋海域的应用

利用高精度卫星测高数据反演重力是获取海洋重力异常的重要方法。本文介绍了自2008年以来新一代高精度测高卫星的相关信息。在此基础上,联合多颗新型卫星,进行交叉点平差,通过中心差分代替常规Sandwell方法计算垂线偏差,利用改进的逆Vening-Meinesz法和Stokes数值反解法对西太平洋某区域进行了重力场反演。反演结果与NGDC提供的船测重力值比较表明,逆Vening-Meinesz法计算误差小于Stokes数值反解法。通过添加随机噪声数值实验,进一步证明逆Vening-Meinesz法对于测高数据误差的抗差能力更强,在研究区的重力异常计算结果可信度较高。     

阿拉伯海鲐鱼渔场时空分布及其与海洋环境的关系

采用2016—2017年中国印度洋围拖网生产数据和同期的海表温度、叶绿素、表层海流和海面高度数据, 绘制了阿拉伯海鲐鱼Scomber australasicus围网月平均单位捕捞努力量渔获量(CPUE)和环境因子空间叠加图, 分析鲐鱼渔场与海洋环境因子之间关系, 采用频次分析和经验累积分布函数计算鲐鱼渔场最适宜的海洋环境区间。结果表明, 该海域月平均CPUE呈现先减少后增加的趋势; 围网渔场渔汛主要在东北季风期间, 从10月到翌年3月; 作业渔场重心分布在59°—62°E、13°—17°N, 具有明显的月变化, 基本呈现西南移动趋势。空间上, CPUE 分布在西边界流速较大的海域右侧, 在海流最大值和最低值中间区域。在印度洋东北季风期间, 阿拉伯海围网鲐鱼渔场适宜海表温度在25~28℃; 叶绿素浓度在0.2~0.5mg·m ^-3; 表层海流在0.05~0.25m·s ^-1; 海表高度0.2~0.35m。     

基于GNSS浮标和验潮资料的HY-2A卫星高度计绝对定标

为探测我国HY-2A卫星高度计海面高测量绝对偏差及其在轨运行状态,本文利用GNSS浮标星下点同步测量和验潮资料海面高传递方法在山东千里岩和珠海担杆岛海域开展定标研究。为验证GNSS浮标定标方法的准确性,还对国外卫星Jason-2和Saral进行了定标实验。实验表明GNSS浮标绝对海面高测量精度达2 cm,对Jason-2和Saral高度计多个周期定标得到的海面高偏差均值分别为5.7 cm和-2.3 cm,与国际专门定标场的结果符合较好。2014年9月和2015年5月HY-2A卫星高度计浮标定标结果分别是-65 cm和-91 cm,因两次结果差异显著,故又利用千里岩验潮站资料对HY-2A卫星高度计第56至73周期进行了定标分析,结果证明HY-2A卫星海面高存在约-51 cm/a的漂移,置信度为95%的回归分析表明浮标和验潮定标结果符合。本文研究结果表明在我国尚无专门定标场的情况下,可利用GNSS浮标对我国高度计实施灵活、精准的在轨绝对定标,在有高度计轨迹经过验潮站的情况下可使用验潮资料结合精密大地水准面模型进行绝对定标。     

Assessment of reprocessed sea surface height measurements derived from HY-2A radar altimeter and its application to the observation of 2015–2016 El Ni?o

Haiyang-2A(HY-2A) is China's first ocean dynamic environment satellite and the radar altimeter is one of its main payloads. One of the main purposes of the radar altimeter is to measure the sea surface height(SSH). The SSH determined from the altimeter range measurements includes some range and geophysical corrections. These corrections largely affect the accuracy of the SSH measurements. The range and the geophysical corrections are reprocessed and the altimeter waveforms in HY-2A sensor interim geophysical data set records(S-IGDR) are retracked from June 1, 2014 to June 14, 2014, and the accuracy of the reprocessed SSH measurements is evaluated.The methods of the range and geophysical corrections used to reprocess HY-2A altimeter data are validated by using these methods to reprocess the Jason-2 range and geophysical corrections and comparing the results with the range and geophysical corrections in Jason-2 geophysical dataset records(GDR) product. A crossover analysis is used to evaluate the accuracy of the reprocessed HY-2A SSH measurements. The standard deviation(STD) of the crossover SSH differences for HY-2A is around 4.53 cm while the STD of the SSH differences between HY-2A and Jason-2 is around 5.22 cm. The performance of the reprocessed HY-2A SSH measurements is significantly improved with respect to the SSH measurements derived from HY-2A interim geophysical dataset records(IGDR)product. The 2015–2016 El Ni?o has been the strongest El Ni?o event since 1997–1998. The range and the geophysical corrections in HY-2A IGDR are reprocessed and sea level anomalies are used to monitor the2015–2016 El Ni?o. The results show that the HY-2A altimeter can well observe the 2015–2016 El Ni?o.     

Global Statistical Assessment and Cross-Calibration with Jason-2 for Reprocessed HY-2 A Altimeter Data

HY-2 A (Haiyang-2 A) satellite was launched on August 16, 2011 and radar altimeter is one of its main payloads. We reprocessed two years of HY-2 A altimeter sensor geophysical dataset records (SGDR) data. This paper presents the main results in terms of reprocessed HY-2 A altimeter data quality: verification of data availability and validity, monitoring several relevant altimeter parameters, and assessment of the HY-2 A altimeter system performances. A cross-calibration analysis of reprocessed HY-2 A altimeter data with Jason-2 was conducted. The reprocessed HY-2 A altimeter data show good quality and have a low level of noise with respect to Jason-2. The same geophysical correction methods were used to calculate the sea surface height (SSH) for the two missions. The mean standard deviations of the crossover differences for HY-2 A and Jason-2 are 5.24 cm and 5.34 cm, respectively. The mean standard deviation of the crossover differences between HY-2 A and Jason-2 is 5.37 cm. These show that HY-2 A can provide SSH measurements at almost the same level of accuracy as Jason-2. The relative SSH bias between HY-2 A and Jason-2 due to the Ultra Stable Oscillator (USO) drift is obviously observed, and it can affect the calculation of mean sea level and should be further studied and corrected.     

卫星测高正常点海面高度计算方法研究

正常点海面高计算是卫星测高数据处理的基础.从测高卫星飞行轨道的规律出发,提出了采用“距离加权平均”计算正常点海面高的新方法,阐述了“距离加权平均”这一方法计算正常点海面高的原理.并分别利用传统方法和新方法所计算出的中国海域内正常点海面高数据,进行交叉点海面高不符值及其平差计算,对所得结果进行精度评定.实际计算结果比对证明了利用“距离加权平均”法计算正常点海面高的可行性和优越性.     

利用卫星高度计风速资料研究海面粗糙度

海面粗糙度对于海洋工程和海洋军事都非常重要,但对海面粗糙度的现场观测资料非常少, 这大大制约了对海面粗糙度的认识。利用 TOPEX 高度计风速资料实现了对海面粗糙度的反演,并利用 1993 年和1998 年两年的资料对西北太平洋海域的海面粗糙度进行了研究。     

HY-2A卫星雷达高度计数据的全球统计评价及质量分析

自HY-2A卫星发射以来,针对HY-2A卫星雷达高度计产品的交叉定标、真实性检验及质量评估工作一直在持续开展。本文主要以HY-2A卫星高度计第44周期的IGDR产品数据为例,通过使用全球分布图、二维直方图和每日均值统计的方法完成了与Jason-2IGDR产品的比对验证,同时对主要环境校正参数及地球物理产品的数据质量稳定性进行了分析,结果显示高度计产品数据质量较稳定,此外利用HY-2A卫星升降轨交叉点海面高度差、与Jason-2卫星交叉点海面高度差以及沿轨海平面异常数据分析的方法进行了HY-2A卫星高度计观测系统的性能评估,结果显示,HY-2A卫星海面高度精度约为7.48cm,精度接近Jason-2,能满足海洋应用与科学研究的需要。     

Estimating the Time Tag Bias of HY-2A Radar Altimeter and Its Application to Dual-frequency Ionosphere Correction

The sea surface height (SSH) derived from radar altimetry is determined by the distance from the satellite to the sea surface and the altitude of the satellite above a reference ellipsoid. The former is measured by the radar altimeter, while the latter is determined by the precision orbit determination (POD). The clock for the POD equipment is independent from that of the radar altimeter onboard the HY-2A satellite. The time tag bias, which is the bias between the time tags provided by the two independent clocks, can greatly affect the SSH measurement accuracy of HY-2A altimeter. This paper estimates the time tag bias of HY-2A radar altimeter using the crossover differences obtained from the sensor geophysical dataset records (SGDR) from February 2014. We obtained a ?0.61-ms Ku-band time tag bias and a ?5.61-ms C-band time tag bias. After we added the time tag bias corrections to the SSH measurements from Ku and C bands, respectively, the means and standard deviations of the global crossover differences can be significantly reduced. We then applied the SSH measurements with the time tag biases corrected to calculate the HY-2A dual-frequency ionosphere correction, significantly improving the accuracy of the HY-2A dual-frequency ionosphere correction.     

2011年日本Mw 9.0级地震的GPS响应研究

2011年3月11日日本宫城县以东太平洋海域发生Mw9.0级特大地震,造成了地表的严重错位并引发海啸。文中利用位于日本及周边国家的IGS站和国家海洋局GPS业务站观测数据,采用作者研制的精密单点定位(PPP)软件UniP,对此次地震的GPS数据响应进行了研究。结果表明:(1)GPS观测数据能清晰、连续地记录震时地表形变的过程,我国CHAN,NCST等站点水平方向的震时最大位移在10 cm以内,高程方向的震时最大位移在15 cm以内,且形变以可恢复性的弹性形变为主。(2)我国距震中较远,受此次日本地震的影响较小,且大部分站点是在东坐标方向出现不同程度的震后永久性位移。其中CHAN站点的震后位移最为明显,东向形变量为(1.8±0.11)cm;NCST、NLHT站点次之,东向形变量分别为(1.1±0.26)cm和(1.0±0.18)cm。(3)地震波传输到国家海洋局GPS业务站NCST、NLHT等的时间约为10 min,比海啸在深海的传播速度快约14倍,可为海啸预警提供所需的时间差。这些结果显示出GPS能够为地震监测和动力学特征研究提供有价值的基础资料,也表明中国沿海GPS业务观测系统在海底地震监测、海啸预警服务中的应用潜力。     

台湾岛周边海域近16a来海平面变化研究

利用1992年10月至2008年6月的卫星高度计融合资料对台湾岛周边海域（20°～28°N,117°～124°E）多年海平面变化进行分析.研究结果表明：（1）采用改进的月平均水位周期信号的谱分析方法计算多年来台湾岛周边海域海平面年均上升速率为0.34±0.02 cm/a,与该海域内的潮位站结果较为一致.（2）台湾岛周边海域海平面高度变化以1 a周期变化为主,其次为0.5 a、准2 a周期变化.（3）通过计算海平面异常的标准差得出多年来台湾海峡西南部海域海平面波动最为激烈.（4）分析了台湾岛周边海域海平面4个季节的变化情况,指出台湾岛周边海域海平面季节变化的主要驱动力是风场.