Neue Generation des chinesischen globalen atmosphärischen Reanalyseprodukts (CMA-RA V1.5) zur Korrektur von InSAR-Atmosphärenverzögerungsfehlern: Bewertung und Anwendung

Xiao Ruya ,  

Li Rui ,  

Lu Zhaowei ,  

Wang Xun ,  

He Xiufeng ,  

摘要

Atmosphärische Verzögerung ist eine der Hauptfehlerquellen bei der Interferometrie mit synthetischer Apertur-Radar (InSAR), und eine hochpräzise Korrektur ist der Schlüssel zur Verbesserung der Zuverlässigkeit von InSAR-Anwendungen. Die atmosphärische Korrektur von InSAR auf Basis externer Daten (wie bildgebende Spektrometer, meteorologische Modellprodukte usw.) ist derzeit die am weitesten verbreitete technische Methode. Basierend auf Chinas erster Generation globaler Atmosphären- und Landoberflächen-Reanalyseprodukte (CRA) liefert die neue Generation des chinesischen globalen atmosphärischen Reanalyseprodukts (China Meteorological Administration Global Atmospheric Reanalysis Version 1.5, CMA-RA V1.5, kurz CRA1.5) stündliche Aktualisierungen mit einer horizontalen Auflösung von 10 km und deckt globale dreidimensionale atmosphärische Parameter von 1979 bis heute ab. In diesem Artikel wird das CRA1.5-Produkt erstmals zur Korrektur des atmosphärischen Verzögerungsfehlers bei InSAR angewendet und seine Leistung systematisch bewertet. Zunächst wird mit der Schichtintegrationsmethode eine hochauflösende vertikale Interpolation der geopotentiellen Höhe, Temperatur und spezifischen Feuchtigkeit aus den Reanalysedaten durchgeführt, um die zenitale Troposphärenverzögerung genau zu schätzen; anschließend wird in Verbindung mit dem iterativen Troposphärendekompositionsmodell die diskrete Troposphärenverzögerung in ein räumlich kontinuierliches Verzögerungsfeld interpoliert, um das atmosphärische Signal in der Interferenzphase zu korrigieren. In den beiden Untersuchungsgebieten Shandong in China und Kalifornien in den USA wurden mithilfe von Sentinel-1-Satellitendaten von 2021 bis 2023 insgesamt 870 Interferogramme erstellt. Es wurde ein umfassendes Bewertungssystem aus mehreren Dimensionen wie Phasenstatistik, räumlicher Struktur und topographischer Korrelation aufgebaut, um die Korrekturleistung von CRA1.5 umfassend zu prüfen und mit den weit verbreiteten fünften Generation der atmosphärischen Klimareanalyse des Europäischen Zentrums für mittelfristige Wettervorhersage (ERA5) sowie dem universellen atmosphärischen Korrektursystem für Satellitenradar (GACOS) zu vergleichen. Die Ergebnisse zeigen, dass CRA1.5 die Standardabweichung der Interferenzphasen signifikant senken kann (durchschnittliche Reduktion von über 30 % in beiden Untersuchungsgebieten), langwellige atmosphärische Signale und höhenkorrelierte Fehler effektiv unterdrückt und insgesamt eine vergleichbare Leistung wie ERA5 und GACOS bietet. CRA1.5 verfügt über eine hervorragende zeitlich-räumliche Konsistenz und Zuverlässigkeit, kann die atmosphärischen Verzögerungsfehler bei InSAR effektiv verringern, bietet wichtige Datenunterstützung für die Entwicklung autonom gesteuerter hochpräziser atmosphärischer Korrekturtechnologien in China und ist von großer Bedeutung für die Förderung der quantitativen Anwendung einheimischer Reanalysedaten in der Fernerkundung.

关键词

InSAR;Troposphärenverzögerung;atmosphärische Korrektur;CRA1.5;statistische Bewertung;Phasenstandardabweichung;Funktion der räumlichen Struktur

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