Nouvelle génération du produit chinois de réanalyse atmosphérique globale (CMA-RA V1.5) pour la correction des erreurs de retard atmosphérique InSAR : évaluation et application

Xiao Ruya ,  

Li Rui ,  

Lu Zhaowei ,  

Wang Xun ,  

He Xiufeng ,  

摘要

Le retard atmosphérique est l'une des principales sources d'erreur dans l'interférométrie radar à synthèse d'ouverture (InSAR), et sa correction de haute précision est essentielle pour améliorer la fiabilité des applications InSAR. La correction atmosphérique InSAR basée sur des données externes (comme les spectromètres d'imagerie, les produits des modèles météorologiques, etc.) est actuellement la méthode technique la plus largement utilisée. Basé sur la première génération de produits chinois de réanalyse globale de l'atmosphère et des surfaces terrestres (CRA), la nouvelle génération de produits chinois de réanalyse atmosphérique globale (China Meteorological Administration Global Atmospheric Reanalysis Version 1.5, CMA-RA V1.5, abrégé CRA1.5) fournit des mises à jour horaires avec une résolution horizontale de 10 km et couvre les paramètres atmosphériques tridimensionnels mondiaux depuis 1979 jusqu'à aujourd'hui. Cet article applique pour la première fois le produit CRA1.5 à la correction des erreurs de retard atmosphérique InSAR et évalue systématiquement ses performances. Tout d'abord, une méthode d'intégration par couches est utilisée pour réaliser une interpolation verticale haute résolution des hauteurs de potentiel, de la température et de l'humidité spécifique issues des données de réanalyse, afin d'estimer précisément le retard tropo-zénithal ; ensuite, en combinant un modèle itératif de décomposition de la troposphère, le retard troposphérique discret est interpolé en un champ de retard spatialement continu pour corriger le signal atmosphérique dans la phase d'interférence. Dans deux zones d'étude situées dans la province du Shandong en Chine et en Californie aux États-Unis, en utilisant les données des satellites Sentinel-1 de 2021 à 2023, un total de 870 images interférométriques ont été générées. Un système d'évaluation complet a été construit selon diverses dimensions telles que la statistique de phase, la structure spatiale et la corrélation avec le relief, afin de tester exhaustivement la performance de correction de CRA1.5, en comparaison avec les données de réanalyse atmosphérique climatique de cinquième génération du Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (ERA5) et le système universel de correction atmosphérique en ligne pour InSAR (GACOS). Les résultats montrent que CRA1.5 peut réduire significativement l'écart-type de phase des images interférométriques (réduction moyenne de plus de 30 % dans les deux zones d'étude), supprime efficacement les signaux atmosphériques à longue onde et les erreurs corrélées à l'altitude, avec des performances globales comparables à ERA5 et GACOS. CRA1.5 présente une excellente cohérence spatio-temporelle et fiabilité, peut atténuer efficacement les erreurs de retard atmosphérique InSAR, apporte un soutien de données important pour le développement des technologies de correction atmosphérique haute précision auto-contrôlées en Chine, et a une importance significative pour promouvoir l'application quantitative des données de réanalyse nationales en télédétection.

关键词

InSAR;retard troposphérique;correction atmosphérique;CRA1.5;évaluation statistique;écart-type de phase;fonction de structure spatiale

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