AOD1B产品简介---GRACE数据处理

Atmosphere and Ocean Level1B De-Aliasing (AOD1B)全称为大气和海洋去混叠level 1B产品。在GRACE数据处理时,由于卫星采样的限制,通常需要积累一定时间段的观测数据来进行全球重力场的解算,从而获得高空间分辨率的解,对GRACE而言,通常是7到30天。AOD1B产品旨在作为背景场模型移除重力场中的高频非潮汐变化信号。目前已经发布到AOD1B Release 06版本了。数据下载网站:

https://podaac.jpl.nasa.gov/dataset/GRACE_AOD1B_GRAV_GFZ_RL06

除了我们熟知的作用于海洋和固体地球的潮汐信号,地球表面经常发生时间跨度小于30天的显著的非潮汐质量变化,比如随着平均气流的出现,水平尺度在100公里左右的天气系统不断演变,导致中纬度地区的地面压力变化在10 hPa左右。与对流过程有关的强降水事件导致大陆上储存的水量迅速增加,与气旋压力系统有关的风导致海洋水团的重新分布,从而改变海洋底部压力。

在重力场估计过程中忽视对这些高频信号的会导致估计的重力场产生混叠,这一过程至少在一定程度上导致了所有GRACE重力场中普遍存在的系统性的南北条带。

GRACE能够对所有的流域的特定水量异常提供定量估计,包括地表水、积雪、大陆冰、土壤湿度和深层含水层。与此同时,GRACE在垂直方向上对区分这些变化信息本身就不敏感:为了区分大气中的质量异常和地下的质量异常,需要有关大气质量变化的先验信息。为了满足这两个目的——消除高频质量变化以避免时间混叠,以及提供关于大气质量变率的先验信息以允许在大陆上进行信号分离——AOD1B应满足以下最低要求:

(1)AOD1B需要具有非常高的时间和空间分辨率,以恰当地表示瞬态大气天气系统及其相关的压力和质量特征。

(2)AOD1B需要在多年到几十年的长时间尺度上保持稳定,以避免在GRACE重力场中引入虚假低频信号或不连续信号,这些信号随后很容易在完全不同的地球物理环境中被错误解释。

AOD1B的大气成分是基于ECMWF的操作和再分析数据。AOD1B的海洋成分是基于马克斯-普朗克气象研究所海洋模型的数值模拟。

为了让用户通过应用AOD1B重新引入在重力场处理过程中被删除的时间平均信号部分,SDS中心编制的月平均重力场通常伴随着时间平均AOD1B产品。这些产品总是在整天的平均值,无论全天或部分天的数据是用于创建特定的GRACE每月重力场。GRACE发布的产品与AOD1B有以下对应关系:

'GAA': monthly average of 'atm' coefficients

'GAB': monthly average of 'ocn' coefficients

'GAC': monthly average of 'glo' coefficients

'GAD': monthly average of 'oba' coefficients

在利用GRACE数据进行科学研究时,有以下注意事项:

(1)利用GRACE level2级数据研究海底压力变化,建议将GAD重新添加到月GSM重力场中,以恢复在去混叠过程中删除的月平均海底压力信号部分。

(2)利用GRACE重力场研究地球系统中的全球质量再分布,包括大气和海洋中的所有质量变率的用户,建议将GAC重新添加到每月的GSM产品中。

(3)利用GRACE重力场估计质量引起的海平面变化,用户应考虑重新添加GAB而不是GAD。

(4)对于大气对时变重力场的贡献的研究,建议用户使用ATM系数和相应的月平均GAA产品对海洋进行反气压校正(见第2.4节),因此仅在远离海岸的大陆地区与现场地面压力观测结果大致相当。

(5)对于典型的水圈、冰冻圈或构造应用,直接使用GRACE每月GSM重力场产品。不需要恢复信号去混叠过程中删除的任何信号。

请注意,与日发布的AOD1B产品一样,GAA到GAD产品包括0阶和1阶项。用户应注意,在计算时不要应用这些系数。当使用这些Level-2产品时,建议首先对GSM月重力产品(例如通过高斯滤波或者DDK滤波)进行滤波处理,然后添加相应的GAx产品(无需额外进行滤波处理)。

参考资料:

1.Product Description Document for AOD1B Release 06.2017

2.A new high-resolution model of non-tidal atmosphere and ocean mass variability for de-aliasing of satellite gravity observations: AOD1B RL06.2017,GJI.

3.AOD1B Product Description Document for Product Release 05,2015.

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