测高卫星Jason2 Handbook翻译(一):Introduction

说明

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    http://oex6dwgjw.bkt.clouddn.com/”
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  • 业余时间翻译,进度慢。
  • typora对markdown语法的解释好像与CSDN的有些不一样,比如<>会被CSDN解释为html的标签,里面的内容就不能显示了而typora可以显示。所以决定在CSDN上写,保证格式的正确,写完了保存到本地的typora备份。包含这些标记的直接用代码块,防止被转义
  • 所有括号为中文括号。
  • Handbook原文可以在AVISO获取。

1. 简介

OSTM/Jason-2是jason-1的后续任务。这个卫星的名字是以希腊神话中的一位英雄的名字命名的,该英雄出自于阿尔戈英雄,指的是希腊传说中同伊阿宋(*)(jason)一道乘快船“阿尔戈号”去科尔基斯(Colchis)的阿瑞斯圣林取金羊毛的50位英雄,jason是首领。OSTM/Jason-2接管并延续TOPEX/Poseidon和Jason-1的任务。TOPEX/Poseidon和Jason-1任务由法国太空局(CNES)和美国国家航空和宇宙航行局(NASA)两个机构共同管理。OSTM/Jason-2的参与者除了上面两个机构,还有两个新成员:欧洲气象卫星开发组织(EUMETSAT)以及美国国家海洋和大气管理局(NOAA),为的是促进测高任务的全面发展,能够满足运行程序对数据的时效性和可靠性的需求。

译者:伊阿宋(拉丁文:Easun,英:Jason)英译后按英语发音就翻译成了“杰森”。

1.1. OSTM/Jason-2产品家族的概述

这分文档的目的是通过对产品内容格式进行综合描述,来帮助用户使用OSTM/Jason-2产品(3种产品:可使用的地球物理数据记录(OGDR); 临时地球物理数据记录(IGDR);球物理数据记录(GDR))。当资料与3种产品都相关的时候,我们会做如下标记:(O)(I)GDR。

(O)(I)GDR产品除了以下数据有差别,其余是完全相同的,有差别的数据是处理中的辅助数据(Auxiliary Data):

表0 O/I/GDR产品辅助数据的区别
辅助数据 影响参数 OGDR IGDR GDR
轨道 卫星高度,多普勒校正… DORIS导航器 初步的(MOE用DORIS数据) 精确的(POE使用DORIS/激光/GPS数据)
气压计字段 干/湿对流层改正,U/V风矢量,地面气压,逆气压改正 预测的 恢复的
极点位置 极潮高度 预测的 恢复的
Mog2D HF ocean dealiasing correction 无法使用 初步的 精确的
GIM 电离层校正 无法使用 可用
辐射计天线温度的多项式系数 湿对流层改正,Sigma0降雨衰减,… 初步的 精确的(辐射计定标)

GDR产品与OGDR和IGDR产品不同,它是完全验证过的产品。

1.1.1. 产品内容

这个任务(jason2)的2级产品包含9个不同类型的地球物理数据记录(GDRs)。如表1所示,GDRs有3个家族,由延迟精度的上升来区别,从OGDR到IGDR再到GDR,发布数据的延迟时间越长,精度越高。与这3种数据对应的,在NetCDF格式中有3种文件与之对应,其大小和复杂程度依次增加:

  1. 经过简化的1HZ数据。

  2. 原始的NetCDF格式数据集(O/I/GDRs),包括1HZ数据和20HZ数据。

  3. 专业的传感器产品,NetCDF格式(SIGDR/S-GDR,对OGDR不可用)中包括所有的雷达回波。

对于OGDR家族,它提供一种特别的产品,是BUFR格式的,只有1HZ的数据是可用的,设计的目的是满足要实时获取观测数据的机构的需求,比如世界气象组织(WMO)需要标准化的格式用于数值天气预报(NWP)模型的同化。

table1

(所有的文件都在NetCDF中除了OGDR-BUFR,这个不包括20HZ的数据)

表1. Jason-2运行的(?operational)、过渡的、最终的地球物理记录产品((O/I/GDR))的概要

这9个文件都包含海面高,海面风速,有效波高信息和所有需要的改正项。NetCDF文件的不同之处在于辅助数据的数量和类型,产品格式都是一样的。

1.1.2. 文件名的约定

产品名称基于以下约定:

1
JA2_<O/I/G>P<N/R/S>_2P<v><S/P><ccc>_<ppp>_<yyyymmdd_hhnnss>_<yyyymmdd_hhnnss>.nc

其中:

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<O/I/G>: 产品家族(O:OGDR,I:IGDR,G:GDR)
<N/R/S>: 产品类型(N:原始的,R:简化的,S:传感器)
<v> : 产品版本("T":检验和验证阶段;"c":jason-1的数据标准,
以及jason-2刚开始向用户发送的时候;"d":再处理后发送的)
<S/P> : 产品持续时间(S:segment for OGDR, P:pass for I/GDR)
<ccc> : 第一个产品记录的cycle number
(译者:可以把它理解成一条pass上的第一记录)
<ppp> : 第一个产品记录(1-254)的pass number
<yyyymmdd_hhnnss>: 第一个产品记录日期
<yyyymmdd_hhnnss>: 最后一个产品记录日期

因此对于OGDR我们有:

1
2
3
OGDR: JA2_OPN_2PvSccc_ppp_yyyymmdd_hhnnss_yyyymmdd_hhnnss.nc
OGDR-SSHA: JA2_OPR_2PvSccc_ppp_yyyymmdd_hhnnss_yyyymmdd_hhnnss.nc

对于OGDR-BUFR,如果你通过GTS访问文件,文件名是不相关的(具体的访问NRT数据的方法见下面)。另外,如果你是通过档案(CLASS或者UMARF)或者EUMETCast访问文件,OGDR-BUFR的文件名如下:

在NOAA/CLASS中:

1
JA2_OPB_2PvSccc_ppp_yyyymmdd_hhnnss_yyyymmdd_hhnnss

在EUMETSAT/UMARF和EUMETCast中:

1
2
3
W_US–NOAA–Washington,SURFACE+SATELLITE,JASON2+OGDR_C_KNES_yyyymmddhhnnss_v_ccc_ppp_yyyymmddhhnnss.bin
W_XX-EUMETSATDarmstadt,SURFACE+SATELLITE,JASON2+OGDR_C_EUMS_yyyymmddhhnnss_v_ccc_ppp_yyyymmddhhnnss.bin

对于IGDR:

1
2
3
IGDR : JA2_IPN_2PvPccc_ppp_yyyymmdd_hhnnss_yyyymmdd_hhnnss.nc
IGDR-SSHA: JA2_IPR_2PvPccc_ppp_yyyymmdd_hhnnss_yyyymmdd_hhnnss.nc
S-IGDR : JA2_IPS_2PvPccc_ppp_yyyymmdd_hhnnss_yyyymmdd_hhnnss.nc

对于GDR:

1
2
3
GDR : JA2_GPN_2PvPccc_ppp_yyyymmdd_hhnnss_yyyymmdd_hhnnss.nc
GDR-SSHA: JA2_GPR_2PvPccc_ppp_yyyymmdd_hhnnss_yyyymmdd_hhnnss.nc
S-GDR : JA2_GPS_2PvPccc_ppp_yyyymmdd_hhnnss_yyyymmdd_hhnnss.nc

1.2. 手册概述

这是一个数据使用向导和参考手册的结合,所以不是所有的读者都需要阅读所有的章节。

第一章:提供产品发展历史信息

第二章:提供(O)(I)GDR和这个文档的背景信息。

第三章:OSTM/Jason-2任务的概述

第四章:如何使用OSTM/Jason-2数据的简介

第五章:OSTM/Jason-2高度计算法的简介

第六章:提供了OSTM/Jason-2(O)(I)GDRs数据的目录和格式的描述

附录A:包含的引用

附录B:包含的缩写

附录C:描述如何从CNES, EUMETSAT,NOAA订购信息和数据,并列出相关网站。

1.3. 参考文档和贡献者

当你使用这份文档的时候,请使用以下引用:

1
2
3
4
5
"OSTM/Jason-2 ProductsHandbook",
CNES : SALP-MU-M-OP-15815-CN
EUMETSAT : EUM/OPS-JAS/MAN/08/0041
JPL : OSTM-29-1237
NOAA/NESDIS : Polar Series/OSTM J400

其他的贡献者包括:

1
2
3
4
5
J.P.Dumont, L. Carrère and V. Rosmorduc from CLS
J.Lillibridgeand Remko Scharroo from NOAA
S.Desai fromNASA/JPL
H.Bonekamp andJ. Figa from EUMETSAT
E.Bronner, A.Couhert and N. Picot from CNES

1.4.约定

1.4.1.术语

1.4.1.1.测高距离

为了减少论述测高值和改正时产生的困惑,这份文档中下面这些术语是这样定义的:

  • Distance(距离)和Length(长度),和平常的术语是一个意思。
  • Range(测距值)指从卫星高度计到地球表面的距离,因此高度计测量值用“range”或者“altimeter range”来表示。
  • Altitude(高度)是卫星(或者高度计)相对于一个参考点的距离。这个参考点使用的是参考椭球。这个距离从卫星星历数据计算得到。(译者注:说的就是轨道高)
  • Height(高度)指海平面到参考椭球的距离。海平面高是在参考椭球的基准下由卫星的高度减去测距值得到。

    pic1

图1 Altimetric distances – Altitude, Rangeand Height

1.4.1.2.Orbits, Revolutions, Passes, and Repeat Cycles(专有词汇,不译)

一个Orbit指的是卫星绕地球一圈,从一个升交点(ascending node)到下一个升交点。升交点指的是星下点(sub satellite point)从南到北跨过赤道时与赤道的交点。Revolution (REV)和orbit的意思相同。

OGDR数据被组织进了文件“segments”,相当于把数据注入进地球上的终端(特别是2小时数据集)。

(I)GDR数据被组织进了“pass”文件,为的是避免在海洋中间产生数据边界(如果按照“orbit”来组织数据就会产生边界)。一个“pass”是卫星revolution的一半,从最南纬到最北纬。

对于OSTM/Jason-2,一个上升的pass(Ascending Pass)是从南纬66.15度到北纬66.15度。一个下降的pass(Descending Pass)与之相反是从北纬66.15度到南纬66.15度。在OSTM/Jason-2中的每个cycle中,这些pass从1到254编号。上升的pass是奇数,下降的pass是偶数。

经过一个完整周期(cycle)后(有254个pass),OSTM/Jason-2开始重复地面轨迹,但是有±1 km左右的偏差。这意味着每个沿轨迹上的点重复测量的周期大概是9.9天。

1.4.1.3.参考椭球

参考椭球是地球非球面形状的一阶定义,赤道半径为6378.1363km,扁平系数是1/298.257(与T/P和jason-1的参考椭球一样)。

1.4.2.改正约定

所有的环境和仪器改正都被计算了,所以它们应该被加到改正量里面去。也就是,将改正应用到测量值上:

改正后的量 = 测量值 +改正数

这意味着对测高距离的改正(影响信号路径的延长)(例如:湿对流层改正)算出来是负数。把这个负数加到未改正的距离上来减小原来的测距值。例如:改正后的range = 测量range + range改正项。

1.4.3.时间约定

时间是UTC时间,参考2000年1月1日00:00:00.00。

一个UTC跳秒发生在一年的7月30日或者12月31日。跳秒的详细介绍

1.4.4.单位约定

所有的距离和距离改正都是以0.1mm为单位。(?)

1.4.5.标记和编辑

一般来说,标记(flagging)由3部分组成:仪器标记(开/关),遥测标记(初步的标记和编辑),数据质量标记(地球物理处理标记)。

仪器标记(Instrument flags)提供卫星上各种仪器的状态信息。

遥测标记(Telemetry flags)是基于仪器模型的并检测遥测数据质量。只有质量非常差的数据才不会被处理(例如:地面数据不能被读取)。标记设置(Flag setting)被设计出来是为了获得最多的传感器数据记录(SensorData Records)(SGDR数据集的一部分)。只有当高度计在跟踪模式下才会处理科学数据。

质量标记(Quality flags)由各种各样的经过平滑或者残差统计检验决定。当数据的缺口(gap)被检测到的时候就会设置标记,残差超过了预设的阈值也会设置标记,数据的梯度超过了预设的阈值也会设置标记。