GNSS气象校核海洋二号卫星水汽的模型研究

The water vapor content is the vital observing element in the HY-2A satellite. It is the significant parameter for exploring the marine dynamic environment and the synoptic system evolution, but also the key factor for the real-time data processing and high-precision application of the radar altimeter and the microwave scatterometer. Therefore, it plays an important role on the precise assessment and external calibration method for the water vapor content of the HY-2A satellite. .Based on the global ground-based and shipborne GNSS/MET data source together with HY-2A water vapor products, this project firstly focus on the matching mode of HY-2A satellite foot and GNSS/MET sites, the correcting pollution problem of the brightness temperature and water vapor content on the nearshore, and the water vapor assimilation. After evaluating the accuracy of HY-2A water vapor products and exploring the temporal and spatial variation character of its calibration values, a global and dynamic water vapor calibration model will be finally built and assessed for HY-2A satellite. This model will be beneficial to improving the stability and accuracy for HY-2A ocean water vapor products, and guaranteeing the meteorological and marine application of satellite products. Furthermore, this research will back the water vapor products assessment and calibration for the upcoming HY-2B satellites and other ocean satellites.

海洋水汽信息不仅是研究海洋动力环境和天气系统演化的重要参数，也是海洋二号卫星（HY-2A）星载雷达高度计和微波散射计实时数据处理和高精度应用的关键因子，在HY-2A观测要素中非常关键；因此，为保证HY-2A水汽信息的准确度和可靠性，对其外部校核和精度评估十分必要。本项目基于全球分布的陆基和大洋船载GNSS气象信息、以及多年的HY-2A水汽资料，重点解决HY-2A星下点与GNSS气象站点的匹配方式、近岸亮温及水汽污染修正方法、局域水汽同化方法等校核关键问题，评估HY-2A水汽产品精度，探索HY-2A水汽校核值的时空变化特性，构建HY-2A水汽信息高精度、动态、全球海洋适用的校核模型，提升HY-2A全球海洋水汽产品的可靠性和准确度，保障卫星水汽产品的气象应用和卫星测高数据的精确度，也为即将发射的HY-2B等系列卫星及其它海洋卫星的水汽评估和标校提供参考。

海洋水汽信息不仅是研究海洋动力环境和天气系统演化的重要参数，也是海洋二号卫星（HY-2A）星载雷达高度计和微波散射计实时数据处理和高精度应用的关键因子，在HY-2A观测要素中非常关键；因此，为保证HY-2A水汽信息的准确度和可靠性，对其外部校核和精度评估十分必要。本项目主要研究内容及其重要结果如下：（1）HY-2A校正微波辐射计（CMR）在轨数据评估，研究发现当设备处于良好状态时，与数值气象模型相比，HY-2A CMR数据水汽含量精度为2.65mm，而在2017年5月后，18.7 GHz通道出现故障，水汽含量精度低于3.5 mm; (2) GNSS水汽反演中最优随机噪声模型，利用多年对流层延迟产品，建立顾及时间与空间的对流层随机噪声模型，利用IGS站点验证发现该模型可有效提高实时对流层延迟反演精度；（3）针对HY-2A近岸受辐射污染影响精度下降问题，项目提出基于静态高斯衰变系数的近岸污染数据改正方法，结果显示经数据重构之后，HY-2A CMR数值气象模型差异的RMS由1.68 cm 改正至1.51 cm；（4）针对HY-2A CMR在轨设备故障数据偏差问题，提出基于后向散射系数的数据重构方法，结果表明重构方法与三频方法差异小于0.3 mm，该方法可有效恢复重构数据。