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

XIAO Ruya ,  

LI Rui ,  

LU Zhaowei ,  

WANG Xun ,  

HE Xiufeng ,  

摘要

Die atmosphärische Verzögerung ist eine der Hauptfehlerquellen bei der interferometrischen synthetischen Aperturradarmessung (InSAR), und ihre hochpräzise Korrektur ist entscheidend für die Verbesserung der Zuverlässigkeit von InSAR-Anwendungen. Die InSAR-Atmosphärenkorrektur basierend auf externen Daten (wie bildgebenden Spektrometern, meteorologischen Modellprodukten etc.) ist die derzeit am weitesten verbreitete technische Methode. Basierend auf dem ersten globalen atmosphärischen und Land-Reanalyseprodukt Chinas CRA bietet das neue chinesische globale Atmosphären-Reanalyseprodukt CRA1.5 (China Meteorological Administration Global Atmospheric Reanalysis Version 1.5, CMA-RA V1.5) stündliche Aktualisierungen, eine horizontale Auflösung von bis zu 10 km und deckt globale dreidimensionale Atmosphärenparameter von 1979 bis heute ab. In diesem Artikel wird das CRA1.5-Produkt erstmals zur Korrektur atmosphärischer Verzögerungsfehler in InSAR angewendet und seine Leistung systematisch bewertet. Zunächst wird die Schichtintegrationsmethode verwendet, um geopotenzielle Höhe, Temperatur und spezifische Feuchte in den Reanalysedaten hochauflösend vertikal zu interpolieren und so die zenitale Troposphärenverzögerung genau zu schätzen; anschließend wird in Kombination 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, der chinesischen Provinz Shandong und dem US-Bundesstaat Kalifornien, wurden Sentinel-1-Satellitendaten von 2021 bis 2023 verwendet, um insgesamt 870 Interferogramme zu erzeugen. Ein umfassendes Bewertungssystem wurde basierend auf Phasenstatistiken, räumlicher Struktur und Geländekorrelation aufgebaut, um die Korrekturleistung von CRA1.5 umfassend zu prüfen und mit den weit verbreiteten europäischen Wiederanalyse-Daten ERA5 (Fünfte Generation ECMWF Atmosphärische Wiederanalyse des globalen Klimas) sowie dem allgemeinen satellitengestützten Radaratmosphärenkorrektursystem GACOS zu vergleichen. Die Ergebnisse zeigen, dass CRA1.5 die Phasenstandardabweichung der Interferogramme signifikant reduzieren kann (durchschnittliche Reduktion von über 30 % in beiden Untersuchungsgebieten), längswelliges atmosphärisches Signal und höhenabhängige Fehler effektiv unterdrückt und eine Gesamtleistung vergleichbar mit ERA5 und GACOS aufweist. CRA1.5 besitzt eine ausgezeichnete zeitlich-räumliche Konsistenz und Zuverlässigkeit, kann atmosphärische Verzögerungsfehler in InSAR effektiv reduzieren und bietet wichtige Datenunterstützung für die Entwicklung unabhängiger und kontrollierter hochpräziser atmosphärischer Korrekturtechnologien in China sowie eine bedeutende Rolle bei der Förderung quantitativer Anwendungen chinesischer Reanalysedaten in der Fernerkundung.

关键词

InSAR;Troposphärenverzögerung;Atmosphärenkorrektur;CRA1.5;statistische Bewertung;Phasenstandardabweichung;räumliche Strukturfunktion

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