Nova geração do produto chinês de reanálise atmosférica global (CMA-RA V1.5) para correção do erro de atraso atmosférico InSAR: avaliação e aplicação

XIAO Ruya ,  

LI Rui ,  

LU Zhaowei ,  

WANG Xun ,  

HE Xiufeng ,  

摘要

O atraso atmosférico é uma das principais fontes de erro na medição interferométrica por radar de abertura sintética (InSAR), e sua correção de alta precisão é fundamental para melhorar a confiabilidade das aplicações InSAR. A correção atmosférica InSAR baseada em dados externos (como espectrômetros de imagens, produtos de modelos meteorológicos, etc.) é a técnica mais amplamente utilizada atualmente. Baseado na primeira geração do produto chinês de reanálise global da atmosfera e superfície terrestre (China’s First Generation Global Atmosphere and Land Reanalysis Product, CRA), a nova geração do produto chinês de reanálise atmosférica global (China Meteorological Administration Global Atmospheric Reanalysis Version 1.5, CMA-RA V1.5, ou simplesmente CRA1.5) fornece atualizações horárias, resolução horizontal de 10 km, abrangendo de 1979 até o presente, com parâmetros atmosféricos tridimensionais globais. Este artigo aplica pela primeira vez o produto CRA1.5 para corrigir erros de atraso atmosférico InSAR e avalia seu desempenho de forma sistemática. Inicialmente, é utilizado o método de integração em camadas para interpolar verticalmente em alta resolução a altura geopotencial, a temperatura e a umidade específica dos dados de reanálise, estimando com precisão o atraso troposférico no zênite; em seguida, combinado com um modelo iterativo de decomposição troposférica, o atraso discreto da troposfera é interpolado para um campo de atraso espacialmente contínuo para corrigir o sinal atmosférico na fase interferométrica. Em duas áreas de estudo na província de Shandong, China, e no estado da Califórnia, EUA, utilizando dados do satélite Sentinel-1 de 2021 a 2023, foram gerados um total de 870 interferogramas. Foi construído um sistema abrangente de avaliação em múltiplas dimensões, como estatísticas de fase, estrutura espacial e correlação com o terreno, para testar completamente o desempenho corretivo do CRA1.5, sendo comparado com os amplamente utilizados produtos de reanálise atmosférica da quinta geração do Centro Europeu de Previsões Meteorológicas de Médio Prazo (Fifth Generation ECMWF Atmospheric Reanalysis of the Global Climate, ERA5) e o Serviço Online Genérico de Correção Atmosférica para InSAR (Generic Atmospheric Correction Online Service for InSAR, GACOS). Os resultados mostram que o CRA1.5 pode reduzir significativamente o desvio padrão da fase dos interferogramas (com uma redução média superior a 30% nas duas áreas de estudo), suprimir eficazmente os sinais atmosféricos de ondas longas e erros relacionados à altitude, apresentando desempenho abrangente comparável ao ERA5 e GACOS. O CRA1.5 possui excelente consistência espaço-temporal e confiabilidade, podendo reduzir eficazmente os erros de atraso atmosférico InSAR, fornecendo suporte importante para o desenvolvimento de tecnologias de correção atmosférica autônomas e de alta precisão na China, tendo significativa importância para promover o uso de dados de reanálise nacionais em aplicações quantitativas de sensoriamento remoto.

关键词

InSAR;atraso troposférico;correção atmosférica;CRA1.5;avaliação estatística;desvio padrão da fase;função da estrutura espacial

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