Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 1. С. 63-70
Физические ограничения пространственного разрешения радиоальтиметров космического базирования
1 Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия
Одобрена к печати: 25.09.2017
DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-1-63-70
Анализируются ошибки восстановления характеристик морской поверхности по данным вертикального радиозондирования с космических аппаратов, вызванные групповой структурой поверхностных волн. Ошибки возникают, когда длина локального участка L, для которого рассчитываются характеристики волнового поля, становится сравнима с длиной группы волн LG. Анализ проводится в рамках аналитической модели, описывающей волновой профиль. Модель позволяет задавать следующие характеристики: асимметрию распределения возвышений поверхности, число волн в группе и фактор групповитости. Путём численного моделирования показано, что при значимой высоте волн 1 м локальный уровень может отличаться на несколько сантиметров от среднего уровня, если L < LG . К близким по величине ошибкам определения уровня приводят изменения асимметрии распределения возвышений локального участка морской поверхности. Величина ошибки зависит от соотношения длины участка и длины группы волн. Ошибки определения уровня линейно растут с ростом значимой высоты волн. Групповая структура также является источником ошибок определения значимой высоты волн. Чтобы гарантированно получить погрешность определения значимой высоты волн не более 10 %, необходимо, чтобы выполнялось условие: длина участка, для которого она рассчитывается, должна более чем в два раза превосходить длину группы волн.
Ключевые слова: дистанционное зондирование, альтиметр, погрешность определения уровня, значимая высота волн, групповая структура волн
Полный текстСписок литературы:
- Баскаков А. И., Егоров В. И. Перспективный высокоточный спутниковый альтиметр // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2008. Т. 5. № 1. С. 225–228.
- Запевалов А. С. Старшие кумулянты возвышений морской поверхности // Метеорология и гидрология. 2011. № 9. С. 78–85.
- Косьян Р. Д., Подымов И. С., Пыхов Н. В. Динамические процессы береговой зоны моря. М.: Науч. мир, 2003. 320 с.
- Лаврова О. Ю., Костяной А. Г., Лебедев С. А., Митягина М. И., Гинзбург А. И., Шеремет Н. А. Комплексный спутниковый мониторинг морей России. М.: ИКИ РАН, 2011. 480 с.
- Преснухин А. В. Групповая структура ветровых волн в Каспийском море // Литодинамика донной контактной зоны океана: Материалы международной конференции, посвящённой 100-летию со дня рождения профессора В. В. Лонгинова. 14–17 сент. 2009, Москва. 2009. С. 31–33.
- Bonekamp H., Montagner F., Santacesaria V., Loddo C. N., Wannop S., Tomazic I., O’Carroll A., Kwiatkowska E., Scharroo R., Wilson H. Core operational Sentinel-3 marine data product services as part of the Copernicus Space Component // Ocean Science. 2016. No. 12. P. 787–795.
- Brown G. S. The average impulse response of a rough surface and its applications // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1977. V. AP-25. P. 67–74.
- Goda Y. Statistical variability of sea state parameters as a function of wave spectrum // Proc. IAHR Seminar on Wave Analysis and Generation in Laboratory Basins. 1–4 Sept., Lausanne, Switzerland. 1987.
- Gómez-Enri J., Gommenginger C. P., Challenor P. G., Srokosz M. A., Drinkwater M. R. ENVISAT radar altimeter tracker bias // Marine Geodesy. 2006. V. 29. P. 19–38.
- Hasselmann K., Barnett T. P., Bouws E., Carlson H., Cartwright D. E., Enke K., Ewing J. A., Gienapp H., Hasselmann D. E., Kruseman P., Meerburg A., Mller P., Olbers D. J., Richter K., Sell W., Walden H. Measurements of wind-wave growth and swell decay during the Joint North Sea Wave Project (JONSWAP) // Ergänzungsheft zur Deutschen Hydrographischen Zeitschrift Reihe. 1973. V. 8. No. 12. 95 p.
- Hausman J., Lotnicki V. Sea state bias in radar altimetry revisited // Marine Geodesy. 2010. V. 33. Iss. 1. P. 336–347.
- Hayne G. S. Radar altimeter mean return waveforms from near-normal-incidence ocean surface scattering // IEEE Trans. Antennas and Propagation. 1980. V. AP-28. P. 687–692.
- Jha A. K., Winterstein S. R. Nonlinear random ocean waves: prediction and comparison with data // Proc. 19th Intern. Offshore Mechanics and Arctic Engineering Symp. ASME, Paper No. OMAE 00–6125. 2000.
- Pokazeev K. V., Zapevalov A. S., Pustovoytenko V. V. The simulation of a radar altimeter return waveform // Moscow University Physics Bulletin. 2013. V. 68. No. 5. P. 420–425. DOI:10.3103/S0027134913050135.
- Pokazeev K. V., Zapevalov A. S., Pustovoytenko V. V. A nonlinear model of sea surface waves // Moscow University Physics Bulletin. 2015. V. 70. No. 3. P. 213–215.
- Queffeulou P. Long-term validation of wave height measurements from altimeters // Marine Geodesy. 2004. V. 27. P. 495–510.
- Rodriguez E. Martin J. M. Estimation of the electromagnetic bias from retracked TOPEX data // J. Geophysical Research. 1994. V. 99. Iss. С12. P. 24971–24979.
- Zapevalov A. S. Effect of skewness and kurtosis of sea-surface elevations on the accuracy of altimetry surface level measurements // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2012. V. 48. No. 2. P. 200–206.
- Zapevalov A. S., Bol’shakov A. N., Smolov V. E. Simulating of the probability density of sea surface elevations using the Gram-Charlier series // Oceanology. 2011. V. 51. No. 3. P. 407–414.