基于探空仪实测数据的水汽路径延迟反演算法研究

The high-accuracy Sea Surface Height (SSH) measured by satellite altimeter is obtained through in-orbit calibration in the ocean calibration site. The water vapour path delay (WVPD) plays an important role in the precise SSH measurement provided by satellite altimeter, so the onboard microwave radiometer is installed on the satellite to derive the WVPD. In the nearshore zone, affected by the land in footprint, the microwave radiometer has the problem of missing or inaccurate data. However, the calibration of altimeter always implement in the ocean calibration site which is built near the coast and supported by land-based laboratories. In order to accurately conduct altimeter calibration, and solve the problem of data unusable of the microwave radiometer in the ocean calibration site, this project aims to develop a WVPD retrieval algorithm on the basis of the humidity, temperature and pressure profile’s measurements provided by the radiosondes, use the in-situ data to cover the shortage of WVPD of microwave radiometer. Based on the building of the water-vapor density calculation model, the WVPD retrieval algorithm is developped . The Integrated Global Radiosonde Archive (IGRA) and Jason-2 data are used to verify and optimize the retrieval algorithm which is applied in the WVPD calibration of the HY-2 altimeter and the microwave radiometer validation. This research will help to enhance the calibration accuracy of the HY-2 altimeter and provide the technological support for the construction of the Ocean Dynamic Environment Satellite Calibration Site.

卫星高度计需要利用海上定标场进行在轨定标，才能得到高精度的海面高度，其中水汽引起的路径延迟是影响高度计海面高度测量精度的重要因素，因此在高度计卫星上都载有专门的微波辐射计实现对路径延迟的测量。但是微波辐射计在近岸受陆地影响，存在数据缺失和测量不准确等问题，而海上定标场往往依托岸基建设，定标避免不了近岸的影响。为了能够准确的对高度计进行定标，解决微波辐射计在定标场水汽路径延迟不可用问题，本项目拟基于探空仪测量的温湿压大气剖面开展水汽路径延迟反演算法研究，通过现场数据弥补辐射计的水汽路径延迟。通过构建水汽密度计算模型，建立水汽路径延迟反演算法，利用全球无线电探空和Jason-2辐射计数据进行算法的验证和优化，并将反演算法应用到HY-2高度计定标和HY-2校正辐射计水汽路径延迟产品的检验中。本项目的研究将进一步提高HY-2高度计海面高度的定标精度，为海洋动力环境卫星海上定标场建设提供技术支持。

卫星高度计需要利用海上定标场进行在轨定标，才能得到高精度的海面高度，其中水汽引起的 路径延迟是影响高度计海面高度测量精度的重要因素，因此在高度计卫星上都载有专门的微波辐射计实现对路径延迟的测量。但是微波辐射计在近岸受陆地影响，存在数据缺失和测量不准确等问题，而海上定标场往往依托岸基建设，定标避免不了近岸的影响。为了能够准确的对高 度计进行定标，解决微波辐射计在定标场水汽路径延迟不可用问题，本项目基于探空仪测量的温湿压大气剖面数据开展水汽路径延迟反演算法研究，通过现场数据弥补辐射计的水汽路径延迟 。通过构建水汽密度计算模型，建立水汽路径延迟反演算法，利用全球无线电探空和Jason-2 辐射计数据进行算法的验证和优化，并将反演算法应用到HY-2高度计定标和HY-2校正辐射计水汽路径延迟产品的检验中。本项目建立的湿大气路径延迟算法经Jason-2辐射计验证，精度与国际上的湿大气反演算法精度相近，能够满足我国定标场的需要，为海洋动力环境卫星海上定标场建设提供了技术支持。