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 la mesure interférométrique par radar à synthèse d'ouverture (InSAR), et une 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 de modèles météorologiques, etc.) est la méthode la plus largement utilisée actuellement. À partir du premier produit chinois de réanalyse globale de l'atmosphère et de la surface terrestre (China’s First Generation Global Atmosphere and Land Reanalysis Product, CRA), la nouvelle génération du produit chinois de réanalyse atmosphérique globale (China Meteorological Administration Global Atmospheric Reanalysis Version 1.5, CMA-RA V1.5, ou simplement CRA1.5) fournit des mises à jour horaires, une résolution horizontale de 10 km et couvre la période de 1979 à aujourd'hui avec des paramètres atmosphériques tridimensionnels globaux. 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. Une méthode d'intégration par couches est d'abord utilisée pour réaliser une interpolation verticale haute résolution de la hauteur géopotentielle, de la température et de l'humidité spécifique des données de réanalyse, afin d'estimer précisément le retard troposphérique au zénith; ensuite, combinée à un modèle itératif de décomposition troposphérique, la correction du retard troposphérique discret est interpolée en un champ de retard spatialement continu pour corriger le signal atmosphérique dans la phase interférométrique. Dans deux zones d'étude en province du Shandong en Chine et en Californie aux États-Unis, utilisant les données du satellite Sentinel-1 de 2021 à 2023, un total de 870 images d'interférence ont été générées. Un système d'évaluation globale a été construit sur plusieurs dimensions telles que les statistiques de phase, la structure spatiale et la corrélation avec le relief, pour tester pleinement les performances correctrices de CRA1.5 et les comparer avec les données de réanalyse atmosphérique du Centre européen de prévisions météorologiques à moyen terme de cinquième génération (Fifth Generation ECMWF Atmospheric Reanalysis of the Global Climate, ERA5) et le système générique de correction atmosphérique en ligne pour InSAR (Generic Atmospheric Correction Online Service for InSAR, GACOS). Les résultats montrent que CRA1.5 peut réduire significativement l'écart-type de phase des cartes d'interférence (avec une réduction moyenne de plus de 30 % dans les deux zones d'étude), supprimer efficacement les signaux atmosphériques longue portée et les erreurs liées à l'altitude, et présenter des performances globales comparables à ERA5 et GACOS. CRA1.5 possède une excellente cohérence spatio-temporelle et fiabilité, peut réduire efficacement les erreurs de retard atmosphérique InSAR, fournissant un support important pour le développement de technologies de correction atmosphérique précises et autonomes en Chine, et a une importance significative pour la promotion de l'utilisation des données de réanalyse nationales dans les applications quantitatives de la télédétection.

关键词

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

阅读全文