Новое поколение китайского глобального продукта атмосферного повторного анализа (CMA-RA V1.5) для коррекции ошибок атмосферной задержки InSAR: оценка и применение
Атмосферная задержка является одним из основных источников ошибок в интерферометрии синтетической апертуры радара (InSAR), и ее высокоточная коррекция является ключом к повышению надежности применения InSAR. Коррекция атмосферной задержки на основе внешних данных (таких как изображающие спектрометры, продукты метеорологических моделей и т. д.) является в настоящее время наиболее широко используемым техническим средством. На базе первого поколения китайского глобального продукта атмосферы и поверхности земли повторного анализа (CRA) новое поколение китайского глобального атмосферного продукта повторного анализа (China Meteorological Administration Global Atmospheric Reanalysis Version 1.5, CMA-RA V1.5, сокращенно CRA1.5) предоставляет ежечасные обновления с горизонтальным разрешением до 10 км и охватывает глобальные трехмерные атмосферные параметры с 1979 года по настоящее время. В данной статье продукт CRA1.5 впервые применяется для коррекции ошибок атмосферной задержки InSAR и проводится систематическая оценка его производительности. Сначала с помощью покомпонентного интегрирования выполняется высокоточная вертикальная интерполяция высоты потенциала, температуры и параметра удельной влажности из данных повторного анализа для точной оценки зенитной тропосферной задержки; затем в сочетании с итеративной моделью разложения тропосферы дискретная тропосферная задержка интерполируется в пространственно непрерывное поле задержки для коррекции атмосферного сигнала в интерферометрической фазе. В двух районах исследования – провинции Шаньдун в Китае и штате Калифорния в США – с использованием данных спутника Sentinel-1 за 2021-2023 годы было создано всего 870 интерферограмм, которые оценивались по нескольким критериям (статистика фазы, пространственная структура, корреляция с рельефом), обеспечивая комплексную оценку производительности коррекции CRA1.5, а также сравнение с широко используемыми данными повторного анализа климатической атмосферы пятого поколения Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды (ERA5) и универсальной системы атмосферной коррекции для спутниковых радаров (GACOS). Результаты показывают, что CRA1.5 значительно снижает стандартное отклонение фазы интерферограмм (среднее снижение более 30% в обоих районах), эффективно подавляет длинноволновый атмосферный шум и ошибки, связанные с высотой, а по обобщенной производительности сопоставим с ERA5 и GACOS. CRA1.5 обладает отличной пространственно-временной согласованностью и надежностью, эффективно уменьшает ошибки атмосферной задержки InSAR, обеспечивает важную поддержку данных для развития в Китае высокоточных технологий самостоятельной атмосферной коррекции и имеет важное значение для продвижения использования отечественных повторных анализов в количественных приложениях дистанционного зондирования.
关键词
InSAR;тропосферная задержка;атмосферная коррекция;CRA1.5;статистическая оценка;стандартное отклонение фазы;функция пространственной структуры