Neue Generation des chinesischen globalen atmosphärischen Wiederanalyseprodukts (CMA-RA V1.5) zur Korrektur von InSAR-Atmosphärenverzögerungsfehlern: Bewertung und Anwendung
Die atmosphärische Verzögerung ist eine der Hauptfehlerquellen bei interferometrischer synthetischer Aperturradarmessung (Interferometric Synthetic Aperture 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 die derzeit am weitesten verbreitete Technik. Basierend auf dem ersten globalen atmosphärischen und Land-Wiederanalyseprodukt Chinas (China’s First Generation Global Atmosphere and Land Reanalysis Product, CRA) bietet die neue Generation des globalen atmosphärischen Wiederanalyseprodukts Chinas (China Meteorological Administration Global Atmospheric Reanalysis Version 1.5, CMA-RA V1.5, kurz CRA1.5) stündliche Aktualisierungen, eine horizontale Auflösung von 10 km und deckt den Zeitraum von 1979 bis heute mit globalen dreidimensionalen atmosphärischen Parametern ab. In diesem Beitrag wird das CRA1.5-Produkt erstmals zur Korrektur von InSAR-Atmosphärenverzögerungsfehlern angewendet und dessen Leistung systematisch bewertet. Zunächst wird die Schichtintegrationsmethode verwendet, um aus den Wiederanalysedaten das geopotentielle Höhenfeld, die Temperatur und die spezifische Feuchte hochauflösend vertikal zu interpolieren und die zenitale Troposphärenverzögerung präzise abzuschätzen; anschließend wird in Verbindung mit einem iterativen Troposphärendekompositionsmodell die diskrete Troposphärenverzögerung in ein räumlich kontinuierliches Verzögerungsfeld interpoliert, das zur Korrektur des atmosphärischen Signals in der Interferenzphase verwendet wird. In zwei Untersuchungsgebieten in der Provinz Shandong, China, und im US-Bundesstaat Kalifornien wurden mithilfe von Sentinel-1-Satellitendaten von 2021 bis 2023 insgesamt 870 Interferogramme erstellt. Es wurde ein umfassendes Bewertungssystem aus verschiedenen Dimensionen wie Phasenstatistik, räumlicher Struktur und Gelände-Korrelation aufgebaut, um die Korrekturleistung von CRA1.5 umfassend zu prüfen und mit dem weit verbreiteten fünften Generation Reanalyseprodukt des Europäischen Zentrums für mittelfristige Wettervorhersage (Fifth Generation ECMWF Atmospheric Reanalysis of the Global Climate, ERA5) sowie dem generischen Online-Service zur atmosphärischen Korrektur für InSAR (Generic Atmospheric Correction Online Service for InSAR, GACOS) zu vergleichen. Die Ergebnisse zeigen, dass CRA1.5 die Standardabweichung der Phasen in den Interferogrammen signifikant reduzieren kann (mit einer durchschnittlichen Reduktion von über 30 % in beiden Untersuchungsgebieten), langwellige atmosphärische Signale und höhenbezogene Fehler effektiv unterdrückt und eine Gesamtleistung zeigt, die mit ERA5 und GACOS vergleichbar ist. CRA1.5 weist eine hervorragende räumlich-zeitliche Konsistenz und Zuverlässigkeit auf, kann InSAR-Atmosphärenverzögerungsfehler effektiv reduzieren und bietet wichtige Datenunterstützung für die Entwicklung unabhängiger hochpräziser atmosphärischer Korrekturtechnologien in China. Es hat eine bedeutende Bedeutung für die Förderung der Anwendung nationaler Wiederanalysedaten in quantitativen Fernerkundungsanwendungen.