Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 2. С. 193-200
Влияние нелинейности поверхностных волн на точность альтиметрических измерений уровня моря
А.С. Запевалов
1 , А.В. Гармашов
1 , А.С. Князьков
1 1 Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия
Одобрена к печати: 25.03.2022
DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-2-193-200
Анализируется ошибка альтиметрического определения уровня морской поверхности SB (англ. skewness bias), обусловленная отклонением распределения возвышений морской поверхности от распределения Гаусса. Учитываются изменения второго, третьего и четвёртого статистических моментов возвышений поверхности. Анализ проводится на основе in situ волновых измерений, выполненных на стационарной океанографической платформе, расположенной в прибрежной зоне Чёрного моря. Ошибка SB рассчитывалась в рамках модели Брауна (Brown, 1977). Определено, что для Чёрного моря значения ошибки SB в основном лежат в диапазоне от –0,2 до 1,6 см. Показано, что для параметризации ошибки измерения уровня морской поверхности в дополнение к значительной высоте волн и скорости ветра целесообразно использовать крутизну волн ε. Ещё одним дополнительным предиктором может стать обратный возраст волн ζ. Коэффициенты корреляции SB с указанными параметрами выше, чем коэффициенты корреляции SB с псевдовозрастом волн или периодом основных энергонесущих (доминантных) волн.
Ключевые слова: альтиметрия, морская поверхность, модель Брауна, ошибка SB, распределение возвышений поверхности
Полный текстСписок литературы:
- Ефимов В. В., Комаровская О. И. Возмущения, вносимые Крымскими горами в поля скорости ветра // Морской гидрофиз. журн. 2019. Т. 35. № 2(206). С. 134–146. DOI: 10.22449/0233-7584-2019-2-134-146.
- Запевалов А. С. Влияние асимметрии и эксцесса распределения возвышений взволнованной морской поверхности на точность альтиметрических измерений ее уровня // Изв. Российской акад. наук. Физика атмосферы и океана. 2012. Т. 48. № 2. С. 224–231.
- Запевалов А. С., Гармашов А. В. Асимметрия и эксцесс поверхностных волн в прибрежной зоне Черного моря // Морской гидрофиз. журн. 2021. Т. 37. № 4. С. 447–459. DOI: 10.22449/0233-7584-2021-4-447-459.
- Запевалов А. С., Большаков А. Н., Смолов В. Е. Моделирование плотности вероятностей возвышений морской поверхности с помощью рядов Грама – Шарлье // Океанология. 2011. Т. 51. № 3. С. 432–439.
- Кендалл М. Дж., Стьюарт А. Теория распределений: пер. с англ. / пер. В. В. Сазонова, А. Н. Ширяева; под ред. А. Н. Колмогорова. М.: Наука, 1966. 587 с.
- Лебедев С. А., Гусев И. В. Международный опыт калибровки данных спутниковой альтиметрии на стационарных и временных полигонах // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 2. С. 18–35. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-2-18-35.
- Показеев К. В., Запевалов А. С., Пустовойтенко В. В. Моделирование формы отраженного импульса радиоальтиметра // Вестн. Московского ун-та. Сер. 3: Физика. Астрономия. 2013. № 5. С. 80–85.
- Соловьев Ю. П., Иванов В. А. Предварительные результаты измерений атмосферной турбулентности над морем // Морской гидрофиз. журн. 2007. № 3. С. 42–61.
- Ablain M., Legeais J. F., Prandi P., Marcos M., Fenoglio-Marc L., Dieng H. B., Benveniste J., Cazenave A. Satellite altimetry-based sea level at global and regional scales // Surveys in Geophysics. 2017. V. 38. P. 7–31.
- Badulin S. I., Grigorieva V. G., Shabanov P. A., Sharmar V. D., Karpov I. O. Sea state bias in altimetry measurements within the theory of similarity for wind-driven seas // Advances in Space Research. 2019. V. 68. No. 2. P. 978–988. DOI: 10.1016/j.asr.2019.11.040.
- Brown G. S. The average impulse response of a rough surface and its applications // IEEE Trans. Antennas Propagation. 1977. V. AP-25. P. 67–74.
- Callahan P. S., Rodriguez E. Retracking of Jason-1 data // Marine Geodesy. 2004. V. 27. P. 391–407. DOI: 10.1080/01490410490902098.
- Cavaleri L., Abdalla S., Benetazzo A., Bertotti L., Bidlot J.-R., Breivik Ø., Carniel S., Jensen R. E., Portilla-Yandun J., Rogers W. E., Roland A., Sanchez-Arcilla A., Smith J. M., Staneva J., Toledo Y., van Vledder G.Ph., van der Westhuysen A. J. Wave modelling in coastal and inner seas // Progress in Oceanography. 2018. V. 167. DOI: 10.1016/j.pocean.2018.03.010.
- Cheng Y., Xu Q., Gao L., Li X., Zou B., Liu T. Sea state bias variability in satellite altimetry data // Remote Sensing. 2019. V. 11. No. 10. Art. No. 1176. DOI: 10.3390/rs11101176.
- Ghavidel A., Schiavulli D., Camps A. Numerical computation of the electromagnetic bias in GNSS-R altimetry // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 2016. V. 54. No. 1. P. 489–498. DOI: 10.1109/tgrs.2015.2460212.
- 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. DOI: 10.1080/01490410600582296.
- 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.
- Pires N., Fernandes M., Gommenginger C., Scharroo R. A conceptually simple modeling approach for Jason-1 sea state bias correction based on 3 parameters exclusively derived from altimetric information // Remote Sensing. 2016. V. 8. No. 7. Art. No. 576. DOI: 10.3390/rs8070576.