新世代中国全球大気再解析製品(CMA-RA V1.5)によるInSAR大気遅延誤差補正:評価と応用

XIAO Ruya ,  

LI Rui ,  

LU Zhaowei ,  

WANG Xun ,  

HE Xiufeng ,  

摘要

大気遅延は合成開口レーダ干渉測定(InSAR)における主要な誤差源の一つであり、その高精度補正はInSAR応用の信頼性向上において重要な鍵となる。外部データ(例えばイメージング分光計や気象モデル製品など)に基づくInSARの大気補正は、現在最も広く用いられている技術手法である。中国の第1世代の全球大気および陸面再解析製品(China’s First Generation Global Atmosphere and Land Reanalysis Product、CRA)に基づき、新世代の中国全球大気再解析製品(China Meteorological Administration Global Atmospheric Reanalysis Version 1.5、CMA-RA V1.5、略称CRA1.5)は、時間ごとの更新、水平解像度10km、1979年以降の全球三次元大気パラメータを提供する。本稿は初めてCRA1.5製品をInSAR大気遅延誤差補正に適用し、その性能を体系的に評価した。まず、層別積分法により再解析データ中の位置ポテンシャル、高度、温度および比湿パラメータを高解像度で垂直補間し、天頂の対流圏遅延を精密に推定する。さらに反復的対流圏分解モデルと組み合わせ、離散した対流圏遅延を空間的に連続した遅延場に補間し、干渉位相中の大気信号を補正に用いる。中国山東省および米国カリフォルニア州の二つの研究地域において、2021年から2023年のSentinel-1衛星データを用い、計870枚の干渉図を生成した。位相統計、空間構造および地形相関など複数の次元から包括的評価体系を構築し、CRA1.5の補正性能を全方位的に検証し、広く用いられている第5世代欧州中期天気予報センター気候再解析データ(ERA5)および汎用衛星レーダー大気補正オンラインサービス(GACOS)と比較した。結果より、CRA1.5は干渉図の位相標準偏差を有意に低減(両研究地域で平均30%以上の低減)し、長波大気信号および高度関連誤差を効果的に抑制し、総合性能はERA5およびGACOSに匹敵することが示された。CRA1.5は優れた時空間一貫性と信頼性を持ち、InSAR大気遅延誤差を効果的に低減でき、中国の自主的かつ高精度な大気補正技術の開発に重要なデータ基盤を提供し、国産再解析資料のリモートセンシング定量化応用促進に重要な意義を有する。

关键词

InSAR;対流圏遅延;大気補正;CRA1.5;統計評価;位相標準偏差;空間構造関数

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