卫星风场

最后更新于结婚,2023年3月22日|海洋学

: 图18.6概要文件实时收到2009年9月13日表示最好的配置文件可以从以前的检索和概要文件的来源

几种已知的限制观察SST的使用海洋预报日变暖以及皮肤的效果。具体的算法都需要执行质量控制相关的基础温度(参考网上的定义由全球高分辨率海洋表面温度(GHRSST)科学团队,http://www.ghrsst.org/SST-Definitions.html)。基金会专门指的是近地表温度海洋的温度不包括周日皮肤效果。在实践中,观察从分析保留被昼夜影响皮肤效果根据一天中不同的时间和10米风的大小作为混合表面附近的代理(Donlon et al . 2002年)。不要试图纠正的算法为任何昼夜影响温度的值,因此白天气温将包括一个小残余的偏见。

夜间观测海温也不过这是一个很酷的集肤效应影响相对较小的扰动与白天相比偏差。算法使用一个较小的限制大气风导致更大的覆盖范围。因此夜间基金会SST的代表了一种更健壮的估计和提供更大的覆盖与白天相比产品。大部分的海洋预报系统目前没有明确表示昼夜皮肤层需要垂直分辨率< 1 m。因此顶部的温度模型网格单元以及统计协方差表层的温度产品兼容的基础。但应该指出的是,一些海洋表面模型是实现更好的分辨率来代表整个预测昼夜变化的一部分。这样的模型需要一个更复杂的策略限制的昼夜变化的观察。

微波传感器海温通过观察云但不沉淀,因此红外提供改进的覆盖距离辐合区。微波波段降低风场观测的分辨率为amsr - e ~ 25公里/像素。这项决议与(大约一半)目前的预测系统的分辨率网格。然而,从陆地边界的干扰降低性能在两像素(或~ 50公里)的海岸线。amsr - e没有观察到大陆架的一部分最高的温度变化和提供有限覆盖海峡和深渊。amsr - e的轨道在地球与太阳同步提供一个白天(提升)和夜间(降序)赤道穿越片观察。的百分比来自amsr - e,提供有效的基础温度观察图18.7所示。夜间观察图18.7 a, c提供更大的覆盖范围与白天相比,观察图18.7 b, d作为南国预计夏季和冬季。注意,有一个特定的片线似乎提供低覆盖率但的人工制品之间的区别的卫星轨道> 24 h和24小时的时期一个地球轨道。下行和提升大片显示减少覆盖热带辐合区和季风,尽管这些变化与季节的位置。在高纬度地区,SST的覆盖率接近100%冰边缘大风的大气条件和干燥的空气。来自amsr - e必须删除所有基础SST像素

: 图18.7的比例天观察到amsr - e南国季节和提升(asc) / desending (desc)轨道夏天,desc,夏天,asc, c冬季(desc)和d冬天(desc)

受到降水阈值选择。在某些应用程序中,最大覆盖率更高的阈值可以使用至关重要。然而,对于海洋预报(基础温度)更为保守的方法是很重要的。所谓的2级预处理(L2P)产品(参考http://www.ghrsst.org/L2P-Observations.html)提供所有必需的字段海洋预报诊断和选择阈值的应用程序。

NOAA AVHRR系列一直持续作为操作平台宽幅红外传感器和多个与太阳同步轨道卫星。NAV-OCEANO提供合并,基础温度、片L2P产品以接近实时的方式提供。~ 1公里分辨率大于当前和近期的海洋预报系统。这允许super-observations建设(如Lorenc 1981;管事et al . 2000年)减少了表示错误增加权重的分析。更高的分辨率还提供了观察在大陆架和海湾地区与微波传感器。可以构造基础温度的观测误差占剩余昼夜信号基于时间从最近的地方夜间以及一个时代的处罚时间分析(Andreu-Burillo et al . 2009年)。

18.5.3卫星测高

遥感卫星测高观察广泛的动态过程,包括:潮汐、波浪、膨胀和空间异常。空间异常与高度的变化从具体体积的垂直积分异常背景。在垂直相干具体体积异常突出海洋漩涡在那里他们可以相对温暖和/或新的核心相对于周围的海洋状态导致积极的高度异常或相对凉爽的和/或盐芯导致负高度异常。对合并测高法的分析显示,50%的世界海洋的可变性占通过涡流高度异常做厘米,直径100200公里(Chelton et al . 2007年)。传播的速度对于大多数发现漩涡的范围从2.5到12.5厘米/秒向西传播±10°(Chelton et al . 2007年)。地区等地转动荡活跃附近涡流电流边界传播速度可以是暂时性的超过40 cm / s (Brassington 2010)和可以开发高度异常超过25厘米,直径超过200公里(见图18.8)。

恢复从卫星测高海面高度异常需要精确估计大量的修正(Chelton 2001)。例如ssha从Jason1由下列方程(德赛et al . 2003年)。

ssha =(轨道- (range_ku + iono +干+湿+单边带))

——(mss + setide + otide +杆+ invbar) +偏差(18.1)

哪里range_ku范围指的是延迟ku波段和iono,干燥,单边带参考范围修正电离层,干/湿对流层和海况偏差。

图18.8的98.55 d ay测高的一个例子从环境,Jasonl和Jason2 2010年1月1日,在澳大利亚地区。b±2天测高法通过的2010年1月1日覆盖相应的背景海平面异常海洋地图的塔斯曼海。c和b一样但是±5天

海量存储系统(mss)中,条款setide otide,钢管和invbar指地球物理意味着海平面的影响,固体地球潮汐、海洋和负载潮流,潮流,和逆指标响应。偏见是一个修正项造成校准的轨道。平均海面或大地水准面是估计的时间意味着轨道跟踪重复多年的精度1公里。正是因为这一原因,重复任务Jason1和Jason2 TOPEX-Poseidon放入同一轨道罗宾逊(2006)。海洋潮汐谐波是已知的,可以estmated与逆方法精度高(Le教务长2001)。错误归因于TOPEX-Poseidon,杰森类任务是3厘米,人,环境和哨兵任务是6厘米,GFO是10厘米(罗宾逊2006)。的精度可以通过合并杰森类的任务和人任务是5厘米(Ducet et al . 2000年)。从中国未来测高法任务从HY-2系列,SARAL ka波段的高度计(Altika)从一个科研有克里赛特-印度财团和未知错误但能够获得改善错误通过校准对杰森系列。

迄今为止所有高度计发射垂直俯视仪器。的空间和时间尺度上解决这些任务然后由提供的空间和时间范围卫星轨道。至关重要的修正,non-sunsynchronous重复轨道模式被使用。重复极地轨道使用之间的周期重复轨道之间的权衡,赤道分离邻传递和纬度的范围(倾向)。杰森系列重复轨道为9.92天,通过分离

156.6公里(254通行证/周期)和纬向的±66.15°。人/环境/哨兵系列使用逆行sunsynchronous重复轨道周期35天,通过分离79.9公里(501年通过/周期)和纬向的±81.45°(98.55°倾角)。

多个卫星任务的结合是至关重要的SLA提供改进的时空覆盖支持分析和操作海洋预报(Ducet et al . 2000;Pascual et al . 2009年)。目前我们有Jason1和Ja-son2串联轨道和环境提供接近实时的产品。通过获得一天的一个例子(2010年1月1日)在澳大利亚地区这三个任务显示在图18.8。每天报道相比是稀疏的空间尺度上用于海洋预报误差协方差尺度的涡流,100公里(好的et al . 2005, 2008;马丁et al . 2007;Brasseur et al . 2005;卡明斯2005)。更大的观察窗口是用于所有操作系统为了增加空间覆盖率和提高最小二乘的质量分析。的例子覆盖或5天窗口和11天窗口显示在背景的SLA塔斯曼海OceanMAPS系统显示在图18.8 b, c。5天窗口显示覆盖面的相当或比海洋的空间尺度涡流。 An 11 day window provides full coverage from Jason1 and Jason2 and partial coverage from Envisat and offers spatial coverage that is comparable to the scales of the ocean eddies (see Fig. 18.8c).

澳大利亚地区的平均测高覆盖率已经估计了1°x 1°垃圾箱单个和多个任务以接近实时的方式提供(见图18.9)。沿径观测被稀疏采样率的正常化~ 1观察每50公里也对应于一个跳过8 Jason1和Jason2(即。8 x 5.78公里~ 46公里)和环境,跳过6(即。,6 x 7.53公里~ 45公里)。变薄可以解释为规模可能用于构造所谓的super-observations(例如,Lorenc 1981;管事et al . 2000年)。这是一个正式的压实方法观察减少冗余的原始观测相对于目标尺度在本例中选择1°x 1°垃圾箱。Super-obs在实践中有许多有益的属性包括:增加覆盖的均匀性,减少观测空间(即。,计算成本)改善分析的矩阵求逆的状况(戴利1991,p . 111)。雷竞技csgo

获得的平均覆盖率因任务是前面描述的轨道特性的函数。在实践中沟通失败的覆盖率也受到时间的影响和卫星演习或设备故障。这是明显的覆盖环境(见图18.9 b)是影响卫星传递的损失在维护期间2009年11月12日和27日之间(约半重复轨道周期)。平均覆盖率从Jason1 Jason2和环境(见图18.9 d)在公海范围在0.2和0.7之间的观察每1°x 1°本每天平均覆盖率~ 0.44。沿海地区的覆盖率减少在所有情况下,影响质量控制的观察和1°x 1°的比例本是海水。的平均覆盖率Jason1(见图18.9)不超过0.45 ~。的

: 图18.9的平均SLA观察每1°x 1°本在2009年1月1日至2010年3月1日从Jasonl获得。萨特。c Jasonl Jason2和d Jasonl Jason2和萨特。沿径的观察已经正常化~ 1观察/ 50公里

串联的使命Jasoni和Jason2(见图18.9摄氏度)显示整体改善覆盖的空间分布与Jason1相比。

SLA的归一化频率分布观察覆盖相应图18.9模拟绘制在图18.10。由于相对粗轨道Jason1抽样,23%的1°* 1°垃圾箱不采样。串联任务Jason1的引入和Jason2 1°* 1°垃圾箱的数量不采样滴~ 8%。任务环境样品几乎所有的垃圾箱。每个分布曲线的模式(0.15;0.2;0.35;0.5)奥林匹克广播服务公司。每本的环境;Jason1(忽略了零峰); Jason1 and Jason2; Jason1, Jason2 and Envisat respectively. The number of obs. per day for all bins never exceed 0.73 for the three altimeters. The distribution shows that 50% of bins in the Australian region have a coverage of better than (0.15; 0.15; 0.3; 0.45) obs. per bin per day for Envisat; Jason1; Jason1 and Jason2; Jason1, Jason2 and Envisat respectively.

海平面异常产品处理两到三种模式依赖于不同的卫星的质量和及时性。质量是决定的

频率分布的测高观测

: 图18.10归一化频率分布的测高观测每1°x 1°本为澳大利亚地区和卫星组合图18.9所示

地球物理数据的质量记录(东德)估计以及其他修正条款的精度。实时精确的轨道位置确定后一段时间(例如,60天),只有关倒推法。临时民主共和国(IGDR)目标更快的轨道计算不准确,但可以在2 - 3天内交付(Jason系列)和3 - 5天(特)。杰森系列额外的车载卫星仪器允许操作德意志民主共和国(OGDR)产品在24小时实时交付。由于仪器故障在Ja-son-1 OGDR通报服务器不可用,但已经恢复。发射后Jason-2这个产品现在还可用。总结事件的相关操作卫星测高可以找到网上通报(http://www.aviso.oceanobs.com/no_cache/en/data/operational-news/index.html)。Jason1总之,完整的轨道和Jason2 IGDR产品可用3至12天背后实时、完整的轨道环境IGDR产品可用5 - 40天背后的实时和Jason2 OGDR产品背后的实时可用1 - 10天。由于减少IGDR和OGDR产品的质量以及产品的及时性已经确定,分析从四个实时性能测高计相当于两个延迟模式高度计(帕斯卡et al . 2009年)。

18.6实时迫使系统

海洋是一个强迫耗散系统,迫使在很大程度上是通过质量通量,热量和动量通过海气界面。大气通量可从业务数值天气预报系统成熟,提供健壮和一致的性能。然而,大气通量的性能与状态变量相比相对较低是由于有限的直接观察通量和错误的边界条件。影响大气通量的选择产品的属性和通量参数化海洋预测表18.5进行了总结。

海洋相对较大的惯性,热惰性与大气中意味着在短时间尺度海气通量是一个相对较小的扰动在表面和海洋状态随深度衰减。即使在极端条件下,如热带气旋,冷后观察到的表面温度在1°C和6°C之间(1981年价格),大部分的温度变化是由于夹带和海水质量的混合反应动量通量,而不是由于表面热通量变化。当地的大气风动量通量主要是转移到辐射从源地区的重力波。当地的动量转移通过Lang-muir大风发生循环(威廉姆斯et al . 1997),波打破梅尔维尔(1996)和波耗散的持续期间风事件和年龄是波的函数(庄士贤et al . 2003年)。一大部分的能量辐射开来,通过小尺度湍流消散和地形交互位置偏远的大风。

在沿海地区,缩小体积的海水是大气通量更敏感。风暴潮和沿海困波(例如,沿海开尔文波)是由于水平质量流量成海岸的埃克曼反应应用风应力和较低的大气压力(见图18.3 h, i)。沿海up-welling更密集,经常酷和营养水质量是为了回应质量流量远离海岸的风应力方向相反(见应用

表18.5大气通量产品的属性影响海洋预报系统实时迫使系统
实时表面通量	健壮的、明确的和一致的性能
	期间,预测系统的分辨率和地区
	全球、区域、次区域
	预测能力曲线
	边界条件,坚持SST,表面粗糙度
	Land-sea-ice面具
	大气边界层,云物理和辐射
	观测条件的限制(如散射测量)
追算通量	性能数据同化
通量参数化	固定边界条件变化的产品
	预测大气与海洋动态边界条件状态
	海气耦合或air-wave-sea
海洋动力学	敏感的海洋表面通量
	敏感的海洋表面通量预测错误,错误

图18.3 a, b),沿海地区也有更少的热量容量由于其减少深度和更敏感的日变暖。海岸也是一个地区大气降水收集在陆地上盆,可以出院河口淡水羽流密度较低。所有这些过程时间尺度与大气的天气和能产生可观测的海洋状态的变化和循环的沿海地区。沿海海洋国家预测因此敏感的技巧技能的大气通量。

海洋预报系统的大气通量是获得业务数值天气预报系统(例如,喘息;希曼et al . 1995年)。数值天气预报是执行一个分析的典型配置每6 h和预测每12 h。在海洋追算,24小时的分析通量可以由四个6 h分析。常见的平均期限表面通量3 h和6 h。大气预测通常由一套全球和用嵌套区域预测系统。一般来说,水平分辨率的大气模型比可比粗海洋模型和需要regridding。不同分辨率的模型之间的主要差异之一是近年的不匹配的面具。比较近年面具的喘息(0.75°)和澳大利亚海洋预报模型(OFAM;席勒et al . 2008年)(0.1°)图18.11所示。显示特定区域,有一些区域对应于新的土地(海面具在源和土地在目标)或新海。

OFAM面具呼吸面具的差异

浮冰120 e 130 e 140 e 150 e 160 e 110 e 120 e 130 e 140 e 150 e经度

图18.11比较近年面具的喘息(希曼et al。)和OFAM(席勒等)。四个组合陆地(棕色),海(蓝色),喘息陆地/ OFAM海洋(黄色)和喘息海洋/ OFAM陆地(红色)无视冰面具在澳大利亚地区浮冰120 e 130 e 140 e 150 e 160 e 110 e 120 e 130 e 140 e 150 e经度

图18.11比较近年面具的喘息(希曼et al。)和OFAM(席勒等)。四个组合陆地(棕色),海(蓝色),喘息陆地/ OFAM海洋(黄色)和喘息海洋/ OFAM陆地(红色)无视冰面具在澳洲地区

一般来说,大气通量的大小在近年边界不连续很大程度上是由于表面粗糙度的变化,反照率和热容。不连续的大小随每个变量和一天中不同的时间。作为沿海海洋国家大气通量通量敏感土地需要显式地删除。取代了通量到新海的位置通常是由拉普拉斯算子操作通量随着海点的边界条件计算便宜的。这种方法不先验的保护风或其他属性的一致性与海岸线。有许多软件包执行regridding包括许多的地球系统耦合器(如绿洲,收获颇丰et al . 2010年)然而重要的是要测试这些计划和不认为他们会满足他们的需求。regridding一个重要属性是保存的总积分场网格从源到目标网格。OASIS耦合器实现了球面坐标重新映射和插值方案(代币;琼斯1999年)作为regridding选项。另一个简单的方法是使用一个积分变量的控制体积积分Eq。18.1总结形成了离散积分变量Eq。18.1 b,伦纳德(1995)这是准确的在每个单元接口和隐式保存源网格上的通量。

f = (0 - J = 0 (18.1 b)

Regridding原始细胞体积较细网格分辨率,AX与k指数e [1, k] IAx = KAX的约束,可以通过构造一个等价的积分变量通过插值积分变量,

^ =我0 k = 0 (18.2)

继续阅读:整合沿海模型和观测研究的海洋动力观测系统和预测

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18.5.3卫星测高

18.6实时迫使系统

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