QuikScat / SeaWinds散射

介绍

快速散射计(一个SeaWinds散射仪放置在轨道上快速)于1999年6月推出,并一直工作到2009年11月我们把这种仪器为QuikScat(或QSCAT)从几乎相同的SeaWinds散射散射区分同一卫星平台Midori-上2(俗称美国科学家ADEOS-II),其操作简单,从2002年12月至2003年10月这些SeaWinds散射散射的主要任务是测量海洋表面附近的风。他们还对一些土地和海冰应用。的SeaWinds散射仪器均一系列在Ku波段操作(即,接近14千兆赫的频率)NASA散射仪的第三个。第一个Ku波段散射于1978年十八年后飞上SEASAT,NSCAT是日本的绿-1(ADEOS-I)的航天器在推出1996年8月的欧洲人也飞卫星散射,这在C波段操作(约5千兆赫)。其中的两个,命名为ASCAT,目前正在运作。

海风散射计本质上是一种雷达,它将微波脉冲传输到地球表面,然后测量返回到仪器的功率。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,通过对散射计的背散射功率的测量,可以获得海面以上10米高度处的风速和风向。万博吧manbet客户端2.0

多年来,我们开发和改进了ku波段地球物理模型函数(GMF)。目前的版本被称为Ku-2011。我们用它从反散射散射计信号推导出无冰海洋上10米高度的风速和风向。我们最新版本的QuikScat数据V4于2011年4月28日发布,之前我们使用这个新的GMF进行了完整的再处理。这项活动的目的是改善风速的恢复,特别注意大风。

对海洋上强风的精确观测对于分析从局部(风暴、旋风)到全球范围(空气-海洋交换、海洋环流)的现象非常重要。然而,卫星反演强风具有挑战性,原因有二。首先,它们经常受到降雨的污染,在反演过程中很难将风和雨信号分开。其次,20米/秒以上风速的验证数据稀缺,因此限制了我们对卫星反演的强风精度的理解。

数据处理

QuikScat的数据在仪器停止工作后进行了最后的再处理。我们使用改进的Ku-2011 GMF来生产Version-4 (V4)数据产品。GMF用于从反散射散射计信号推导无冰海洋上10米高度的风速和风向。我们的目标是提供高质量的散射风速反演用于气候研究。

当QuikScat的风反演方法在遥感系统中开发时(Wentz和Smith, JGR 2001),包含强风的验证数据极其有限。万博体育app网页注册对超过每秒20米的风速进行了推断和假设。在QuikScat发射后的10多年里,有了更多的验证数据,也更容易评估Ku-2011强风的质量。

新开发的Ku 2011 GMF(Ricciardulli和温茨,在制作原稿)使用WindSat数据作为校正目标的开发。RSS最近作出的极化风矢量检索进步。迈斯纳和瑛士(IEEE TGARS,2009年)制定了WindSat风是有效的,即使在雨天和使用NOAA飓风研究部(HRD)数据集风暴条件下培养了新的算法。万博网址是什么新QuikScat模型函数,KU-2011,使用7年无雨WindSat风检索并置观察到的雷达后向散射比(sigma_0)的。的WindSat检索被认为是准确的风速高达至少30米/秒。此外,WindSat是能够准确地检测雨水,以及显影散射仪GMF当用于丢弃QuikScat sigma_0在下雨的接近度。

值得注意的是,QuikScat Ku-2011 (v4)风速已经根据无雨的风力卫星数据进行了校准。降雨影响散射计的反演,平均在低风速时产生正偏置(由于雨滴的信号后向散射),在高风速时产生负偏置(由于大气对信号的衰减)。风向受雨的影响较小,但高降雨率(高于每小时8毫米)除外。QuikScat风反演显示在本网站和提供在我们的ftp服务器上的数据文件存在于无雨和多雨地区。在可能的情况下,我们除了提供独立的散射计雨旗外,还提供一个辐射计的雨率估算。我们建议用户在文件中同时使用散射计雨标和辐射计雨信息来从数据处理中删除雨污染数据。有关如何访问和应用雨标志的更多信息,请参阅read例程中的注释。

对于QuikScat,我们使用4个卫星微波辐射计(F13 SSMI、F14 SSMI、F15 SSMI和TMI)来确定QuikScat观测位置是否存在降雨。此外,所有可用的SSMIs都用于探测海冰。利用SSMI对海冰的每日观测,散射计的观测结果可以被适当地标示出来,以便立即在边缘冰区附近获得可靠的风矢量。对于ADEOS-II上的海风情况,使用同一平台上的AMSR微波辐射计进行降雨和海冰探测。

在v4 QuikScat数据中应该会看到的变化包括:

  1. 当风速大于每秒20米时,降低风速
  2. 在非常低的(改进的风力方向<5米/秒)和高风速(> 15米/秒)
  3. 在典型的高风速地区,辐射计风和散射计风有较好的一致性

数据文件格式仍然是两个QuikScat V4和SeaWinds散射V3A数据相同。文件夹名称中的数据文件是“bmaps_v04”和文件版本名称已更改为“V4”。所有的读程序(Fortran语言,IDL,MATLAB和Python)将于QuikScat V4数据以及SeaWinds散射V3A的数据。关于古-2011 GMF和QuikScat再处理的更详细信息可以在文章中找到Ricciardulli和华斯(2015年)在RSS技术报告中利用Ku-2011地球物理模型函数再处理的风矢量QuikScat V04

RSS散射计数据产品

我们在ADEOS-II (version-3a)数据产品上同时发布QuikScat (version-4)和SeaWinds。对于这两种仪器,可提供两种类型的产品:1)swath产品,其中每个文件包含一个swath中的数据,由垂直于卫星路径的swath行组织;2)网格化二进制数据文件,在许多方面与RSS辐射计数据类似。

测量 定义
表面风速

风速10米水面上方,从表面粗糙度(风应力)衍生的,大约相当于一个8 - 10分钟平均表面风。

表面风向

空气运动角度(海洋公约)。

雨信息

降雨时散射计的数据就不那么准确。数据产品包括散射计派生的雨旗,以及共定位辐射计柱状雨率。

网格二进制文件

我们日常生产和时间平均(3天,每周,每月)网格由0.25度纬度地球网格映射散射轨道数据为0.25度经度数据文件。

Gridded QuikScat和SeaWinds数据通过FTP公开提供:ftp://ftp.remss.com/qscat/bmaps_v04ftp://ftp.remss.com/seawinds/bmaps_v03

文件夹和文件名遵循以下约定:

时间 目录路径 文档名称
每天 (一)/(月)/ qscat_yyyymmddv4.gz

为期3天

(一)/(月)/ qscat_yyyymmddv4_3day.gz
每周 周/ qscat_yyyymmddv4.gz
每月 (一)/(月)/

qscat_yyyymmv4.gz

其中[年],[月], “YYYY”, “MM”, “DD”,而 “V” 代表:

(年) 一年文件夹 y2002,y2003等。
[月] 一个月文件夹 m01(一月)、m02(二月)等
yyyy 一年 2002、2003等。
毫米 1月1日、2月2日等
dd 一天 01、02、…31
v 版本 4

请注意,3日和每周的文件被命名为他们上(包括第3或第7天)结束的一天。

数据被编码在单个字节值。每个数据文件包含字节的地图,或bmaps,每个代表地球在四分之一程度的分辨率的序列:1440×720个字节。

日常文件是大小的字节数组1440×720×4×2(经度,纬度,参数,轨道段(升序或降序次))。4个参数是:观察,海面风速,海面风向和雨标志/并置的辐射计雨组合价值的UTC时间(见下文)。两个映射为每个参数存在:升序轨道段之一(本地的上午),另一降轨道段(本地晚间通过)的。

代表 范围
1440 经度 0到360
720 纬度 -90年到90年
4 参数 UTC时间,风速,风向,雨量信息
2 轨道段 上行通道,下行通道

因此,日常文件包含8个世界地图:
[上升时间,上升速度,上升方向,升雨信息,下降时间,下降速度,降方向,降雨资料]

平均文件时间(3天、周、月)是大小为1440 x 720 x 3(经度、纬度、参数)的字节数组。这3个参数是:海洋表面风速、海洋表面风向和雨标/配置辐射计的雨率组合值(见下文)。

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

平均时间文件包含3张全球地图:[风速,风向,雨量信息]

对于平均散射计数据,风速是标量平均,风向是矢量平均。因此,如果每天的观测记录了相反方向的强风,则标量速度平均值反映了较高的平均速度,而矢量方向平均值则指出了盛行方向。

如果存在最小数量的观测,时间复合网格单元将包含数据:

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.

每日地图上的数据覆盖了高纬度地区,即连续轨道交叉的地方,以及“接缝”或当天最后一个轨道与第一个轨道重叠的区域。

1440列和720行地图的第一个单元格的中心位于经度0.125 E和纬度-89.875。第二单元的中心是经度0.375 E,纬度-89.875。

数据值在0和255之间。保留了具体的值:

0至250 = 有效的地球物理数据
251 = 不用于散射
252 = 不用于散射
253 = 散射的意见存在,但不好
254 = 无散射观察
255 = 土地面积

0到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。数据缩放:

时间: 无论是乘 6.0 得到 世界时白天0至1440分钟
或乘 0.1 得到 协调世界时白天0.0至24.0时
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 =没有下雨;1 =雨
辐射计雨 提取比特3到8 -0.5 (x / 2) 得到 0至31公里*毫米/小时

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。使用位提取得到:

散射仪雨旗
(1)
0 =不下雨
1 =雨
集中的辐射计国旗
(2)
0 = 60分钟内没有辐射计数据
1 = 60分钟内辐射计数据
辐射计柱状降雨率
(3 - 8位)
0 =不下雨
1 =相邻单元中有雨
2至63公里数=值/ 2 -0.5降水率*毫米/小时)

该文件存储在压缩形式。如果您的编程环境不直接读取压缩文件,阅读之前使用任何GZIP兼容的工具来解压缩文件。

读例程

我们提供的Fortran,IDL,MATLAB和Python在通过FTP读取程序ftp://ftp.remss.com/qscat/scatterometer_bmap_support

QuikScat和SeaWinds的数据文件格式是相同的。读例程都QuikScat和SeaWinds散射的数据集工作。

缺失的数据

这些数据中存在差距。数据缺失一般会影响日产品和3天产品,但也会减少周平均值和月平均值的观测次数。

当浏览图像,导航可以跳过日期没有数据,或者你可能会看到一个空白的地图,说明没有数据可用于该时间。

不产生数据完全缺失的日期的二进制数据文件;它们将不在我们的FTP服务器上。

数据缺口通常是由于我们的处理设备上游的数据丢失,例如仪器被关闭。有时,在获取和/或处理最近记录的数据时出现延迟;几周后,丢失的数据不太可能重新获得。

有关《快讯》失踪和海风数据的官方资料可在以下网址查询:
http://podaac.jpl.nasa.gov/OceanWind/QuikSCAT/SeaWinds-QuikSCAT_KnownProblems/L2B_DataGaps

雨水污染

雨是影响散射计的一个众所周知的问题。它往往导致错误的交叉轨道矢量和/或不切实际的高速。

下面是一个例子:

QuikScat风矢量2006/02/14晚经过夏威夷“src=

请注意图像中被雨水污染的数据。散射计导出的雨旗用于绘制灰色箭头而不是黑色。数据文件中也有辐射计降雨率。在进行研究时,科学家应该使用雨标和辐射计降雨率来帮助消除数据文件中的降雨影响。万博网址是什么

区域冰和土地问题

未被探测到的冬季海冰影响着阿索海(黑海北部)和里海北部。不断萎缩的咸海常年受到陆地暴露的影响。请注意,所有这些地区都有降雨标志。

浏览图片

在我们的浏览数据部分中,每天、每周或每月的散射计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通过。每个周期的近似UTC时间被标记在图像的底部附近。显示的数据日期是收集数据时的UTC日期(见地图日期和时间部分的常见问题)。上升和下降通段的观测时间是全天交错。当浏览与上一个和下一个按钮每日通的段,大约一半的地球将在时间顺序来浏览;另一半不会按照时间顺序来浏览。

每幅图像上都有一个10米的海洋表面风速的刻度,其范围在0到45米/秒之间。陆地区域是灰色的。没有散射仪数据的区域是黑色的。在每日的地图中,黑色包括卫星没有经过且没有收集到数据的区域、收集到数据但被确定为糟糕的区域、沿海地区和含有海冰的区域。

浏览图像由相同的网格数据文件生成,这些文件在我们的FTP服务器上可用。

片数据文件

除了日常的网格和时间平均的文件,我们发布幅文件仅适用于散射数据。这些文件包含围绕地球卫星的轨道一个测量。万博吧manbet客户端2.0数据是由在垂直于卫星行进方向观察的细胞组织。这使得数据网格成角度地在我们的其他产品中使用的标准纬度/经度网格。

轨道散射计数据通过FTP公开提供:ftp://ftp.remss.com/qscat/qscat_wind_vectors_v04/ftp://ftp.remss.com/seawinds/seawinds_wind_vectors/

文件存储在基于轨道编号的目录中(00000to09999、01000to01999、02000to02999等)。文件名有如下形式:

QuikSCAT: winvec_RRRRR_v04.gz
SeaWinds: winvec_RRRRR_v03.dat

其中RRRRR为五位数轨道数。

轨道数据文件格式描述为:ftp://ftp.ssmi.com/qscat/readme_scatterometer.txt

每个QuikScat和SeaWinds轨道的日期和时间信息位于ftp://ftp.remss.com/qscat/qscat_info.txt对于QuikScat和ftp://ftp.remss.com/seawinds/seawinds_info.txtSeaWinds。

上述文件的列表示:

轨道数量 好WVC行数 赤道穿越日期(协调世界时) 赤道横穿时间(UTC) 赤道穿越经度

轨道周期

在Fortran、IDL和Matlab中提供了读例程:ftp://ftp.remss.com/qscat/scatterometer_orbit_support/

该QuikScat和SeaWinds散射大片的文件格式是相同的。读例程都QuikScat和SeaWinds散射的数据集工作。

帮助您正确读取数据文件的验证数据在:ftp://ftp.remss.com/qscat/scatterometer_orbit_support/readme.txt

参考

米尔斯,C.A.,D.K.Smith和F.J.Wentz,1999年,QuikScat的雨旗开发,技术报告编号121999,遥感系统,圣罗莎,加利福尼亚州,13页。万博体育app网页注册

Ricciardulli,L和F.J.Wentz,2011年,再加工QuikSCAT(V04)风矢量随着古-2011地球物理模型功能,技术报告编号043011,遥感系统,加州圣罗莎,8页。万博体育app网页注册

Ricciardulli, L. and F.J. Wentz, 2015:气候质量风的散射计地球物理模型函数:QuikSCAT Ku-2011大气与海洋技术杂志,32,1829 - 1846。

Wentz, F.J.和D.K. Smith, 1999,模型函数为海洋标准化的雷达反射截面积在14 GHz的来源于NSCAT意见,《地球物理研究杂志》,104(C5), 1149万博网址是什么9-11514。

相关数据集

Ku-2011 GMF被提供给喷气推进实验室,在QuikScat数据上运行。NASA PO提供的数据。DAAC与RSS中可用的非常相似。在JPL中,使用了不同的降雨标记和质量标记,并采用了不同的网格化过程来创建3级风力产品。风值本身应该只包含与RSS数据的微小差异。

有关更多信息和对QuikScat数据的访问,请参见喷气推进实验室PO.DAAC

确认

QuikScat和SeaWinds散射数据由遥感系统从NASA海洋矢量资助科技风势团队制万博体育app网页注册作。由于美国航空航天局喷气推进实验室提供在创造这些产品中使用的L2A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。我们需要您在发表论文时一定要引用这些数据,这样我们才能向科学界展示这些数据集的价值。manbext万博官网请在你的文件的确认部分附上以下声明:

QuikScat(或海风)数据由遥感系统生成,并由美国宇航局海洋矢量风科学团队赞助。万博体育app网页注册有关资料载于www.dj-hx.com。“

下面给出了用于出版物的官方数据引用。manbext万博官网在括号中插入适当的信息。

对于bytemap版本的QuikSCAT数据:Ricciardulli, L., F.J. Wentz, D.K. Smith, 2011:遥感系统QuikSCAT Ku-万博体育app网页注册2011[表明你是使用每天,3天,每周,还是每月]0.25度网格上的海洋矢量风,版本4,[表明如果使用子集]。万博体育app网页注册遥感系统,圣罗莎,加州,可在网上获得www.dj-hx.com/missions/qscat。[访问日期:年月日]。

对于轨道QuikSCAT数据:Ricciardulli,L.,F.J.华斯,D.K.史密斯,2011:遥感系统万博体育app网页注册QuikSCAT的Ku 2011 [表明您是否使用日报,3天,每周或每月]轨道幅海洋矢量风L2B,第4版,[指示子集,如果使用。万博体育app网页注册遥感系统,圣罗莎,加州,可在网上获得www.dj-hx.com/missions/qscat。[访问日期:年月日]。

对于ADEOS-II: Wentz, F.J.和D.K. Smith, 2005:遥感系统。海风[表明你使用的是每天、3万博体育app网页注册天、每周或每月]0.25度网格上的海洋矢量风,3a版本,[表明如果使用子集]。万博体育app网页注册遥感系统,圣罗莎,加州,可在网上获得www.dj-hx.com/missions/qscat。[访问日期:年月日]。