ASCAT

ASCAT 2.1版本数据发布(2016年4月)

ASCAT数据在2.1版本中已经完全重新处理。进行再处理是为了实现一种新的地球物理模型函数C-2015,该函数是在RSS上开发的,目的是在所有风速条件下,在所有散射计和辐射计风之间实现高水平的一致性。V2.1中采用的风场反演算法与V1.2中相同,只是质量控制、雨信号、模糊度去除算法略有变化。新的V2.1风是使用欧洲气象卫星组织重新校准的L1B sigma0数据(sigma0气候数据记录)产生的。请阅读ASCAT产品更新说明为更多的信息。

介绍

2006年10月,首个先进散射计(ASCAT)在EUMETSAT MetOp-A卫星上发射。它在2007年5月全面投入使用,并一直持续到今天。另一个ASCAT仪器在MetOp-B上运行,于2012年9月发射。MetOp-A和MetOp-B两颗卫星携带相同的ASCAT仪器。ASCAT的主要目标是测量海洋上的风速和风向,尽管ASCAT也被用于研究极地冰、土壤湿度和植被。

ASCAT是一种c波段散射计,有3个垂直极化天线,发射5.255 GHz脉冲。扇形波束天线与卫星轨道的角度分别为45度、90度和135度。天线延伸到仪器的两侧,形成了两条观测带,每条约500公里宽,间隔约360公里。更多关于ASCAT仪器的信息可以从EUMETSAT网站Figa-Saldana等人,2002年(见下面的参考资料)。散射计本质上是一种雷达,它将微波脉冲发射到地球表面,然后测量返回仪器的功率。这种“反向散射”功率与表面粗糙度有关。对于水面,表面粗糙度与近地表风速和风向高度相关。因此,风速和方向从散射计的后向散射功率的测量中得到。万博吧manbet客户端2.0

气候质量海洋矢量风反演

我们在RSS的长期愿景是开发适合气候研究的几十年、高度精确和精心相互校准的卫星数据集(气候数据记录:CDRs)。万博网址是什么卫星辐射计的地面风速已经实现了这一点,主要是通过对所有不同传感器使用一个共同的辐射传输模型。

从1991年欧洲ERS-1开始,针对散射计测量的海洋矢量风正在开发CDR。万博吧manbet客户端2.0迄今为止运行时间最长的仪器是美国宇航局的QuikSCAT,它于1999年7月发射。在QuikSCAT于2009年11月被淘汰之后,欧洲的ASCAT散射计在适合气候研究的长而连续的表面海洋矢量风时间序列中扮演了重要的角色。万博网址是什么

将来自多个不同传感器的风组合在一起的理想方法是开发一个用于数据处理的类似方法和校准标准。我们已经为QuikSCAT和ASCAT做了这样的工作。运行ASCAT数据可从EUMETSAT OSI-SAF获得。RSS ASCAT数据是为了与QuikSCAT保持气候一致性。

RSS ASCAT c - 2015

我们最近更新了地球物理模式函数(GMF),用于从后向散射散射计信号推算无冰海洋10米高度的风速和风向。多年来,RSS开发并改进了ku波段GMF。最近的ku波段GMF (Ku-2011)的设计是为了与所有风况下的辐射计风保持一致,并使用了与无雨WindSat风反演相匹配的多年后向散射比。我们将同样的开发方法应用于c波段散射计数据,结果C-2015 GMF已用于处理metopa ASCAT数据并产生2.1版本的风。

GMF的质量取决于:i)原始后向散射信号的质量控制;ii)观测到的sigma0与风速、风向和每个ASCAT雷达波入射角的地面真值的匹配数;iii)地面真实风速数据的选择——以ASCAT在所有风速下的高质量和高精度为目标。对于ASCAT (V1)的第一次处理,我们使用SSMIS风速作为我们的地面真相。对于C-2015 GMF,我们使用TMI和GMI风速。TMI数据可用于大多数ASCAT任务,GMI数据可用于后期。两者都可以与ASCAT数据紧密并置。来自TMI和GMI的manbet客户端2.0万博吧雨率测量值用于选择无雨ASCAT后向散射测量值,用于开发C-2015 GMF。

ASCAT数据的第一版V1于2014年3月发布。我们在2015年8月更新了V1.2。虽然有其他几个ASCAT数据集使用的今天,我们的目标是发布一组ASCAT风仔细intercalibrated QuikSCAT和辐射计的风速从遥感系统,允许这些ASCAT风自信在气候研究中使用。万博体育app网页注册我们对C-2015 GMF的工作产生了气候质量风。我们将此数据集称为V2.1 C-2015 ASCAT风产品。

2016年4月发布的完全再处理的V2.1 ASCAT数据集从2007年一直延续到现在。处理以一种持续的方式完成,大约有2周的延迟。这一更新的数据集将ASCAT的数据带入气候质量(0.1米/秒),以及遥感系统提供的所有其他散射计和辐射计数据。万博体育app网页注册我们在处理过程中使用ASCAT L1B重新校准的雷达后向散射值(sigma0)来获得ASCAT风。在30米/秒以上的风速下,V2.1级与V1.2级风速相差5-6%左右。其他差异将在ASCAT更新报告并将ASCAT V2.1风与系泊浮标、QuikSCAT和卫星辐射计风进行比较。

我们将使用相同的GMF和方法处理Metop-B ASCAT。我们预计将在2016年晚些时候发布这些数据。

数据处理

我们从EUMETSAT获得12.5 Km ASCAT L1B后向散射数据。我们有2007年3月的数据——目前大约有2周的延迟。

我们将这些数据重新组织成从南极开始的轨道,并使用C-2015 GMF将每个数据处理成海洋风。在一致性方面,该方法与QuikSCAT类似。两个报告,一个是关于GMF ASCAT c - 2015还有一个是ASCAT风验证结果包含更多的信息。J. Figa在一份报告中讨论了从EUMETSAT获得的重新校准的雷达后向散射值(见下面的参考资料)。

降雨对ASCAT c波段反演风场的影响小于QuikSCAT ku波段。雨对散射计反演结果的影响通常在低风速时产生正偏差(由于雨滴对信号的后向散射),在高风速时产生负偏差(由于大气对信号的衰减)。对ku波段散射计来说,这种偏差可能相当大,但对ASCAT来说就小得多,尽管不能忽略,而且主要限于低风的影响。与QuikSCAT不同的是,在热带风暴等大风天气下,ASCAT可以很好地获取降雨中的风。本网站显示的ASCAT风以及我们ftp服务器上提供的数据文件都存在于无雨地区和有雨地区。在可能的情况下,我们除了提供一个独立的散射计雨旗外,还提供我们其中一个辐射计的雨率估计。我们建议用户根据散射计雨量标志和辐射计雨量信息,在他们认为合适的情况下,从数据处理中删除任何受雨水污染的数据。有关如何访问和应用雨旗的更多信息,请参阅ASCAT阅读例程中的注释。

就ASCAT而言,我们使用卫星微波辐射计(TMI、GMI、AMSR2、WindSat)来确定ASCAT观测地点在3小时内是否有降雨。此外,所有可用的辐射计都被用来探测海冰。利用海冰的日常观测资料,散射计的观测资料可以适当地标记出来,以便在邻近边缘冰带获得可靠的风矢。

我们提供的ASCAT数据与QuikScat V4和SeaWinds V3a数据的格式类似,但条带数据(L2B)的分辨率不同,并且在日常网格化地图中添加了一个额外参数。详情如下。

散射计数据产品

ASCAT数据产品采用二进制文件格式。有两种类型的产品可供选择:一种是带状产品,它包含每个文件的一个带状数据,这些数据由垂直于卫星路径的带状数据行组织;另一种是与RSS辐射计数据在许多方面类似的网格化二进制数据文件。

测量 定义
表面风速 在水面以上10米的等效中性风速,由表面粗糙度(风应力)得出,大致相当于8 - 10分钟的平均表面风。
表面风向 空气运动的角度,北= 0度。
雨的信息 在大雨中,尤其是在低风时,ASCAT的数据可能不那么准确。数据产品包括散射计导出的雨旗,以及同位置辐射计雨率(毫米/小时)。
SOS地图 平方和图识别数据与GMF理论后向散射模型不匹配的区域。

网格二进制文件

我们通过将散射计轨道数据映射到经度为0.25度、纬度为0.25度的地球网格来生成每日和平均时间(3天、每周、每月)的网格数据文件。

网格ASCAT数据可通过FTP公开获取:ftp://ftp.remss.com/ascat/metopa/bmaps_v02.1

文件夹和文件名遵循以下约定:

时间 目录路径 文件名称
每天 (一)/(月)/ ascat_yyyymmdd_v02.1.gz
为期3天 (一)/(月)/ ascat_yyyymmdd_v02.1_3day.gz
每周 周/ ascat_yyyymmdd_v02.1.gz
每月 (一)/(月)/ ascat_yyyymm_v02.1.gz

其中[年]、[月]、“yyyy”、“mm”、“dd”和“v”表示:

(年) 年文件夹 交流,y2008等等。
(月) 月的文件夹 m01(1月)、m02(2月)等
yyyy 一年 2007、2008等。
毫米 01(一月)、02(二月)等
dd 一天 01、02、…31
v 版本 2.1

请注意,3天文件和每周文件以它们结束的日期命名(包括第3天或第7天)。

数据以单字节值编码。每个数据文件包含一个字节映射序列,或bmap,每个字节表示四分之一度分辨率的地球:1440 x 720字节。

每日文件是大小为1440 × 720 × 5 × 2的字节数组(经度、纬度、参数、轨道段(上行或下行通道))。这5个参数是:UTC观测时间,海洋表面风速,海洋表面风向,雨旗/配置辐射计雨组合值,和平方和(SOSmap)。每个参数都有两个地图:一个是早晨轨道段(下降轨道段),另一个是当地晚上轨道段(上升轨道段)。

代表 范围
1440 经度 0到360
720 纬度 -90年到90年
5 参数 UTC时间,风速,风向,雨量信息,sosmap
2 轨道段 当地早晨(下降)经过,当地晚上(上升)经过

因此,每天的文件包含10个全局地图:
【早晨时间,早晨速度,早晨方向,早晨雨信息,早晨sosmap,晚上时间,晚上速度,晚上方向,晚上雨信息,晚上sosmap】

时间平均文件(3天、每周、每月)是大小为1440 × 720 × 4(经度、纬度、参数)的字节数组。4个参数分别是:海洋表面风速、海洋表面风向、雨旗/配置辐射计雨率组合值和SOSmap。

代表 范围
1440 经度 0到360
720 纬度 -90年到90年
4 参数 风速,风向,雨量信息,sosmap

平均时间文件包含4张全球地图:[风速,风向,降雨信息,sosmap]

对于时间平均散射计数据,风速为标量平均,风向为矢量平均。因此,如果每日观测记录的是相反方向的强风,那么标量速度平均将反映高的平均风速,而矢量方向平均将指出盛行风向。

一个时间复合网格单元将包含数据,如果存在最小的观测数:

平均时间 潜在的#观测 典型的#观测 最小号的观察
为期3天 6 ~4 2
每周 14 ~ 10 5
每月 ~ 60 ~ 45 20.

每日地图上的数据在连续轨道相交的高纬度地区和一天中最后一轨道与第一轨道重叠的“缝”或区域都被覆盖。

1440列和720行地图的第一个单元的中心在东经0.125和纬度-89.875处。第二个单元格的中心是东经0.375,纬度-89.875。

数据值位于0到255之间。特定的值已被保留:

0到250 = 有效的地球物理数据
251 = 不用于散射计
252 = 不用于散射计
253 = 散射计观测是存在的,但很差
254 = 没有散射仪观测
255 = 土地的质量

0 - 250之间的数据值需要进行缩放,以获得有意义的地球物理数据。扩展数据:

时间: 要么乘以 6.0 得到 UTC时间,每天0到1440分钟
或乘 0.1 得到 0.0至24.0 UTC时间
风速 乘以 0.2 得到 0.0到50.0米/秒
风向 乘以 1.5 得到 0.0到360.0度
雨旗 提取第一位 得到 0 =不下雨;1 =雨
辐射计雨 提取位3到8 -0.2 (x / 5) 得到 0至12.5毫米/小时
平方和 乘以 0.02 得到 无因次数量

海洋学公约规定了风向。这意味着:

吹向北: 0°(或360°)
风吹东: 90°
风吹南: 180°
风吹西: 270°

Rain字节包含3条信息。使用位提取获得以下信息:

散射仪雨旗
(1)
0 =不下雨
1 =雨
集中的辐射计国旗
(2)
0 = 180分钟内没有辐射计数据
1 = 180分钟内的辐射计数据
辐射计柱状雨率
(位3 - 8)
0 =不下雨
1 =相邻细胞内的雨
2到25 =值/5 -0.2雨率,单位是毫米/小时

文件以压缩格式存储。如果您的编程环境不直接读取压缩文件,请在读取之前使用任何GZIP兼容工具解压文件。

读例程

读取例程可以从FTP目录中获得。轨道(L2B)和网格数据的读取例程可用MatLab, IDL, Fortran, c++和Python。请务必阅读相关目录中的ReadMe.txt文件。

缺失的数据

这些数据中存在缺口。缺少数据通常会影响Daily和3-Day产品,但也会减少Weekly和Monthly平均数的观察数量。以下是已知的RSS ASCAT数据集中缺失的天数。

2007年4月21 - 24日,
2007年9月18日,
2008年1月17日
2008年3月20日
2011年5月15日

当浏览图像时,导航可能会跳过没有数据的日期,或者您可能会看到一个空白地图,说明那段时间没有数据可用。不产生用于完全缺失数据的日期的二进制数据文件;他们将不在我们的FTP服务器上。

数据间隙通常是由于从处理设施上游缺少数据造成的,例如关闭了仪器。有时,在获取和/或处理最近记录的数据方面会出现延迟;数周之后,丢失的数据就不太可能得到了。

关于失踪的ASCAT数据的官方信息可以在OSI SAF网站

浏览图片

在我们的浏览数据部分,每天、每周或每月的ASCAT图像显示了特定地理区域的风速和风向。

每日浏览图像分别显示上升和下降的卫星经过。每个通道的大约UTC时间被标记在图像的底部。显示的数据日期是UTC时间采集的数据(见常见问题中的地图日期和时代部分).上行和下行通道段的观测时间在一天中是交错的。当使用“上一步”和“下一步”按钮浏览每日传送片段时,大约有一半的地球会按时间顺序浏览;另一半将不会按时间顺序浏览。

每张图像上都有一个10米海洋表面风速的刻度,并在0到45米/秒之间延伸。陆地区域是灰色的。没有散射计数据的区域为黑色。在每日地图中,黑色的区域包括卫星没有经过且没有收集到数据的区域,收集到数据但被认为是不好的区域,沿海地区,以及有海冰的区域。

浏览图像是由FTP服务器上可用的相同网格数据文件生成的。

片数据文件

除了网格化的每日和平均时间的文件外,我们仅发布散射计数据的狭幅文件。这些文件包含了卫星绕地球轨道的测量数据。万博吧manbet客户端2.0这些数据是由与卫星运行方向垂直的观测单元组织起来的。这使得数据网格与我们其他产品中使用的标准纬度/经度网格成一个角度。

轨道散射计数据可通过FTP公开获取,网址:ftp://ftp.remss.com/ascat/MetopA/ascat_wind_vectors_v02.1

文件按照轨道号(00000to09999, 01000to01999, 02000to02999等)存储在目录中。文件名的格式为:wininvec_rrrr_v02.1.date .gz,其中RRRRR为5位轨道号。

轨道数据文件格式描述如下:ftp://ftp.remss.com/ascat/readme_ascat.txt

读取轨道(swath)文件的例程在Fortran, IDL和Matlab中提供:ftp://ftp.remss.com/ascat/ascat_orbit_support/

帮助确保您正确读取数据的验证数据包含在readme文件中:ftp://ftp.remss.com/ascat/ascat_orbit_support/readme.txt

参考文献

Figa-Saldaña, J., J. J. W. Wilson, E. atra, R. V. Gelsthorpe, M. R. Drinkwater and A. Stoffelen,(2002)基于MetOp平台的高级散射计(ASCAT):对欧洲风散射计的跟踪,加拿大遥感学报,28(3),404-412。

Ricciardulli, L.和F. J. Wentz(2014),综合多散射计观测到海洋矢量风的气候数据记录,论文发表于2014年在美国夏威夷举行的海洋科学会议。

Ricciardulli, L.和F. J. Wentz(2012),不同散射计任务的一致地球物理模型函数的发展:Ku和c波段,论文发表在NASA IOVWST会议上。

Ricciardulli, L., T. Meissner和F. J. Wentz(2012),卫星海洋矢量风的气候数据记录,IEEE国际地球科学与遥感研讨会论文集,德国,pgs 2067 - 2069。

ASCAT产品指南

相关的数据集

其他ASCAT数据来自KNMI的欧洲航天局数据中心,与喷气推进实验室PO.DAAC的数据相对应。另一个版本由NOAA/NESDIS/STAR实时制作。D明显不同的GMFs,风算法和质量控制步骤用于制作这些其他数据集。

确认

ASCAT的数据是由遥感系统提供的,由美国宇航局海洋矢量万博体育app网页注册风科学小组提供资金。我们非常感谢EUMETSAT提供用于制造这些产品的ASCAT SZR L1B数据文件。

如何引用

如果没有NASA的支持,这些数据集是不可能产生的。我们需要您确保在您的出版物中引用这些数据,以便我们能够向科学界证明这些数据集的价值。manbext万博官网请在你的论文的确认部分包含以下声明:

C-2015 ASCAT数据由遥感系统提供,并由NASA海洋矢量风科学万博体育app网页注册团队提供赞助。资料载于www.dj-hx.com."

在出版物中使用的官方数据引文如下。manbext万博官网根据需要在括号中插入适当的信息。

Ricciardulli, L., Wentz, f.j., 2016年4月。万博体育app网页注册Remote Sensing Systems ASCAT C-2015 Daily Ocean Vector Winds on 0.25 deg grid, Version 02.1,[指示使用子集]。圣罗莎,加州:遥感系统。万博体育app网页注册可以在1mantbex .访问[dd mmm yyyy]。