WindSat

介绍

WindSat偏振辐射计是由美国海军研究实验室(NRL)遥感部、美国海军空间技术中心和国家极地轨道运行环境卫星系统(NPOES万博网址是什么S)综合计划办公室(IPO)开发的。它于2003年1月6日搭载美国国防部科里奥利卫星发射升空。WindSat的目的是展示全极化辐射计从太空测量海洋表面风矢量的能力。在发射之前,唯一能够测量海洋风矢量的仪器是散射计(主动微波传感器)。除风速和风向外,该仪器还可以测量海面温度、土壤湿度、冰雪特性、水蒸气、云液态水和降雨率。

仪器描述

有关Windsat仪器的详细描述,请参阅P.Gaiser,“Windsat Spangeborne Polarimetric微波辐射计:传感器描述和早期轨道性能".WindSat在科里奥利卫星上运行,科里奥利卫星在近极轨道上运行。当地升交点时间为下午六时。这意味着仪器在下午6点从南向北经过赤道,在你所在的位置测量的是这个时间点附近的地表,这取决于你的纬度。

Windsat辐射计很校准,包含SST检索所需的较低频率通道。辐射计在5个离散通道中运行:6.8,10.7,18.7,23.8和37.0 GHz。除了仅有双极化的6.8和23.8 GHz频道之外,所有都是完全偏振数。表1总结了通道详细信息。每个频率通道的进料沿扫描轨道轨道不同的电弧,因此接地入射角(EIA)对于每个频带不同。与先前的辐射仪不同,Windsat传感器在前向和尾扫描期间考虑观察。这使得地球的帆板几何形状与其他被动微波传感器的工作相比,地球视图的几何形状非常不同,并且明显更复杂。RSS Windsat产品是唯一使用前后看的DataSet可用的数据集。通过使用两个方向,我们获得更宽的条态和更复杂的静物几何,就像浏览图像中可见一样。

表1:WindSat频道、极化地球入射角和频道分辨率摘要。极化列为V为垂直,H为水平,P为+45度,L为左圆,R为右圆。
乐队[GHz] 偏振 普通EIA

[Deg]

空间分辨率
(3 dB占地面积大小)

[km x km]

6.8 v,H. 53.8 39 x 71
10.7 V h p m l r 50.1 25 x 38
18.7 V h p m l r 55.6 16 x 27.
23.8 v,H. 53.2 20 x 30
37.0 V h p m l r 53.2 8 x 13.

在发布后结账期后,Windsat数据于2003年2月5日开始。随着一些短期的非操作时段,仪器在目前的时间内继续运行。数据差距通常是由于我们的处理设施上游的数据缺失,例如仪器已关闭。偶尔,最近录制的数据获得和/或处理有延迟。如果数据不在几周后不存在,则丢失的数据不太可能将可用。我们保留缺失数据的记录:WindSat漏洞列表

数据处理

我们从NRL和NOAA获得Windsat天线温度数据。通过使用这两个来源,我们的目标是为科学家提供完整的一组数据,因为他们的研究。万博网址是什么使用一致的处理方案和稳健的辐射传输模型,我们将挡风玻璃数据与其他微波辐射尺寸互相互相,获得亮度温度,然后产生我们的海洋测量产品进行分配。Windsat海洋产品包括海面温度(SST);各种表面风速和方向;大气水蒸气;云液体水;和雨率。

万博体育app网页注册遥感系统分两个阶段对WindSat仪器数据进行详细处理。第一阶段生成一个近似实时的(NRT)产品(在文件名中以“rt”标识),我们会尽快将其提供给用户。这一般是在记录数据后的3小时内,除非偶尔在接收或处理数据时出现延误。尽管NRT产品适用于许多及时的用途,而且差异可能看起来很细微,但它并不打算达到档案/研究的质量。万博网址是什么它们将在一周内被删除,不应存档。

当我们收到NCEP FNL分析时,将处理“最终”数据(由文件名中的“v7.0.1”标识)。NCEP风向对于检索更精确的SST和风速特别有用。最终的“v7.0.1”产品将继续积累新的条子(半轨道),直到地图已满,一般在7天内。偶尔,数据会在更长时间延迟之后可用,此类数据将被添加到最终的“V7.0.1”产品中。因此,最终指的是SWATH处理的类型,并且并不意味着数据文件最终确定(如在,永远不会改变)。当我们从我们的来源获得数据时,将添加新可用数据条款。我们可以添加到最终的“v7.0.1”产品中。

在处理WindSat数据过程中涉及以下几个步骤:

  1. 美国海军研究实验室万博网址是什么为RSS提供1a级天线温度,也称为温度数据记录(TDR)。我们将数据处理成2a级校准的大气亮度温度(TBs)。本校准程序中最重要的问题将在GMI ATBD
  2. 然后将大气Tb的顶部最佳地插入固定的0.125度的地球网格,从中检索各种海洋测量。万博吧manbet客户端2.0然后通过简单的BIN重新采样为0.25°GID来创建我们的FTP站点上的产品。虽然每个产品都放在0.25°栅格上,有效解决数据的变化。下表概述了Windsat海洋测量的顺序,它们出现在二进制文件中,并列出了每个产品的有效空间分辨率。万博吧manbet客户端2.0

表2:按RSS二进制数据文件中提供的顺序排列的manbet客户端2.0万博吧WindSat海洋测量值。每一次测量的有效空间分辨率都不同于数据所映射到的0.25度网格。通道极化列为V为垂直,H为水平,P为+45度,L为左圆,R为右圆。
海洋测量 缩写 有效的空间
分辨率[km x km]
所需频道
对检索
时间 时间 N / A. N / A.
海洋表面温度 风场 39 x 71 6.8 VH,10.7 VH,18.7 VH,23.8 VH,37.0 VH
使用低频通道十米风速 wspd_lf. 25 x 38 10.7 VH,18.7 VH,23.8 VH,37.0 VH
使用中频通道十米风速 wspd_mf. 16 x 27. 18.7 VH,23.8 VH,37.0 VH
柱状大气水蒸气 蒸汽 16 x 27. 18.7 VH,23.8 VH,37.0 VH
柱状云液体含水量 16 x 27. 18.7 VH,23.8 VH,37.0 VH
雨率 8 x 13. 18.7 VH,23.8 VH,37.0 VH
全天候10米风速 WSPD_AW 25 x 38没有下雨

39 x 71在雨中

6.8 vh, 10.7 vh, 18.7 vh, 23.8 vh, 37.0 vh
十米风向(相对于北) WDIR. 25 x 38 10.7 VHPMLR,18.7 VHPMLR,23.8 VH,37.0 VHPMLR

如果没有用于地球物理参数所需的通道,则无法完成检索。例如,这可能导致给定位置的蒸气检索,但在同一位置中没有WSPD_LF或SST。SST检索通常缺少条件中心,因为没有6.8 GHz观察。风向在条形边缘不可用,因为没有Polarimetric观察。这种“缺失数据”外观与其他RSS辐射计产品不同。

RSS Windsat数据产品

当前版本的Remote Sensing Sys万博体育app网页注册tems WindSat数据产品是v7.0.1。2013年8月对WindSat数据进行了重新处理,以消除2008年1月之后影响风速和风向的轻微处理错误。产品文件中的所有其他数据都与以前的版本7相同。我们在一个文件中提供了一套数据,用于每天、3天期间、每周和每月。该数据套件包含上面表2中列出的度量值。万博吧manbet客户端2.0

WindSat数据产品包括标准的测量值(海面温度、风速、水蒸气、云液态水和雨率),与其他RSS辐射计manbet客户端2.0万博吧产品的不同之处是,我们可以包括额外的测量值:

  1. WDIR:由于其极化通道,WindSat可以测量地面风向。只有在风速超过3米/秒及雨率低于15毫米/小时时,才会设置WDIR。我们产品的风向是正确的海洋公约
  2. WSPD_AW:我们在提高雨水中提高风速检索方面取得了重大进展。看雨下的风矢量检索与被动卫星微波辐射米,以获得有关所使用算法的更多细节。如果6.8 GHz信道与其他所有垂直极化和水平极化信道同时可用,我们可以在无雨和有雨的大气中获得WindSat地面风速。我们结合了各种算法,包括在所有降雨条件下都能工作的全球风速降雨算法,以及专门针对热带气旋进行训练的H-wind算法。最终的全天候风速WSPD_AW,在我们的二进制文件中提供,是在非雨条件下获得的标准风速WSPD_LF、经过雨的全球风速和h -风导出的风速之间的平滑混合。

除了全天候风速外,我们还生产两个标准的无雨辐射线管风产品:WSPD_LF(低频)和WSPD_MF(中频)。首先,使用10.7GHz及以上的频率通道创建WSPD_LF(参见表1),并且与AMSR-E的风相似。第二个WSPD_MF使用18.7 GHz及以上的频率信道,最类似于SSM / I风。每个风电产品都具有明显的优点。WSPD_LF受到大气和雨的影响较小,但受10.7 GHz RFI和太阳闪光效果影响。WSPD_MF具有更高的有效空间分辨率,冰和土地污染的影响较小,仅受太阳闪光效果的略微影响,以及RFI。WSPD_MF比WSPD_LF有点吵闹。

网格二进制数据文件

我们每天和时间平均(3天,每周和每月)二进制数据文件产生Windsat。文件不包含任何标题或元数据,并且是一组简单的单字节阵列,如下所述。由于数据存储为单个字节,因此在机器之间传输时没有字节交换是必要的。

根据观察日期组织网格数据文件。所有日期和时间都是协调的世界时(UTC),也称为格林威治意平时(GMT),Zulu Time(Z),世界时(UT)和世界时间。数据产品包括每日和时间平均测量,如下所示:万博吧manbet客户端2.0

日常的 轨道数据映射到0.25度网格
根据升序和降序通行证分为2套地图
当相邻通道在高纬度重叠且每日“缝”时,选择较早的数据。(见下面的注意)
3天 包括存档日期在内的平均3天
每周 结束的平均值7天,包括周六文件日期
每月 日历月内所有数据的平均值

请注意,所有海洋测量都被包装在0.25°地图(约manbet客户端2.0万博吧25公里网格)上。然而,每个地球物理参数的有效空间分辨率由上面列出的如表2中所列的检索中使用的频率信道确定。

下面列出了网格二进制文件中的海洋测量的细节。万博吧manbet客户端2.0

表3:RSS Windsat海洋测量产品详情。manbet客户端2.0万博吧测量以数据文件中包含的顺序提供。
缩写 产品
名称
产品描述 规模 抵消 有效数据范围 没有数据的原因
时间 时间 格林尼治时间午夜后几分钟
GMT的小小一天
6.0
0.1
0.
0.
0到1440.
0.0到24.0
没有数据
风场 海洋表面温度 水的温度(皮肤)水〜1毫米厚 0.15 -3.0 -3至34.5° 大风(<20米/秒),阳光闪烁,下雨,RFI,靠近海冰或陆地(~75公里)
wspd_lf. 10米风速 风速使用10.7 GHz频道及以上 0.2 0. 0.至50.0 m / s 阳光闪耀,雨,rfi,海冰或土地附近(〜50公里)
wspd_mf. 10米风速 风速使用18.7 GHz频道及以上 0.2 0. 0.至50.0 m / s 阳光闪耀,雨,rfi,海冰或土地附近(〜50公里)
蒸汽 柱状大气水蒸气 包含在大气的垂直柱中的总气水 0.3 0. 0.到75.0毫米
1转基因/ cm2 = 10毫米
大雨或近陆(约25公里)
柱状云,液态水 在大气的垂直柱中所包含的全部云液态水 0.01 -0.05. -0.05至2.45 mm 靠近陆地(约25公里)
雨率 液体水沉淀率 0.1 0. 0.到25.0 mm / hr 靠近陆地(约25公里)
WSPD_AW 全天候10-M风速 风速导出使用所有通道和三个独立的算法,以获得风在所有天气条件 0.2 0. 0.至50.0 m / s Sun Glint,RFI,海冰或土地附近(雨中〜75公里,〜50公里没有下雨)
WDIR. 十米级风向 海洋公约风向,相对于北方 1.5 0. 0.至360.0° 低风(<3米/秒),RFI,雨> 15毫米/小时,阳光,海冰或土地附近(〜50公里)

日常文件由Windsat海洋测量组成,映射到常规网格,完成轨道之间的数据间隙。万博吧manbet客户端2.0每个参数都存在两种地图,其中一个降序轨道段(当地晨报)和另一个升序轨道段(当地傍晚的通行证)。每日数据文件包含由每组通行证的UTC观察时间(降序和升序)组成的时间映射。时间平均数据文件不包含任何时间信息。

我们的每份日常二进制数据文件FTP网站由十八0.25 x 0.25度网格(1440,720)字节映射组成。九个下降(早晨)地图按以下顺序提供:时间(时间),海面温度(SST),10米表面风速,低频(WSPD_LF),10米表面风速,中频(WSPD_MF),大气水蒸气(蒸气),云液体水(云),雨率(雨),全天天气10米表面风速(WSPD_AW)和表面风向(WDIR)。九个上升(晚上)地图以相同的顺序遵循。

每日,3天和每月文件位于目录中/ windsat bmaps_v07.0.1 / yYYYY /嗯。相应的文件名约定是wsat_yyyyyymmmddv7.gz,wsat_yyyyyymmmddv7_d3d.gz和wsat_yyyyymmv7.gz。每周文件位于目录中/windsat/bmaps_v07.0.1/weeks/,文件名约定wsat_yyyyymmddv7.gz其中:

yyyy. 2010、2011等。
毫米 09,10等。
DD. 一天 01、02等等。

1440列和720行地图的第一电池的中心处于0.125 e经度和-89.875纬度。第二个电池的中心是0.375 e经度,-89.875纬度。

数据值下降到0到25​​5.如下所示保留特定值:

0到250. = 有效的地球物理数据
251. = 由于数据质量不好(Sun闪烁; RFI)缺少;缺少SST,WSPD_LF或WSPD_MF,因为雨;缺少数据,因为海冰附近;由于大雨而缺少蒸汽;由于风速高(大于20米/秒),缺少SST;由于陆地接近缺少数据。
252. = 海冰,或可能的海冰污染
253. = 存在的观察结果,但坏了(不用于复合地图)
254. = 没有观察
255. = 土地群众

需要缩放0和250之间的数据值以获得有意义的地球物理单位。为了缩放数据,乘以表3中列出的缩放因子(并添加偏移)。

所有二进制数据文件都有gzip压缩,以减少大小和减少传输时间。它们应该以二进制模式下载。

注意覆盖相邻的卫星通道

来自极地轨道卫星的连续测量结果在高纬度(> manbet客户端2.0万博吧60度)和一天的开始/结束时有部分重叠。当我们制作每日地图时,我们可以在地球网格上放置条带数据,我们可以对不同条带的观测结果进行平均,选择早期的观测结果,或者用后期的观测结果覆盖早期的观测结果。对于除WindSat外的所有RSS卫星产品(SSM/I、SSMIS、AMSR-E、TMI、QuikSCAT),当观测值之间的时间差大于50分钟时,通过覆盖早期观测值来生成每日地图。对于WindSat,我们使用早期的观测结果,除非有一个观测结果丢失,否则不会覆盖。这样做是为了让给定的0.25度单元的所有地球物理参数都参考相同的观测时间。WindSat比其他卫星更复杂,因为每个频率通道(以及每个地球物理参数)都有不同的观测几何形状,因此时间也略有不同。如果我们用后来的观测结果覆盖早期的WindSat观测结果,将会在高纬度的低分辨率通道中造成大的数据缺口,特别是在狭带边缘。

在网站上浏览图像

我们的网站上每天、3天、每周和每月的图形图像显示了一个海洋测量:海表温度(SST)、10米低频分辨率地面风速(WSPD_LF)、10米中频分辨率地面风速(WSPD_MF)、柱状水汽(Vapor)、云液态水(Cloud)、雨率(Rain)、10米地面全天候风速(WSPD_AW)、风向(WDIR)。显示的数据日期为UTC日期/ WindSat进行观测的日期。每个浏览图像的比例尺位于地图旁边以供参考。虽然表3给出了有效的数据范围(最小到最大),但是浏览图像中的比例条被设置为在视觉上增强数据,可能会有所不同。

浏览图像中的白色区域代表由WindSat视场确定的可能的海冰污染区域。在时间平均图中,当冰存在的时间超过50%时,或者当一个单元被识别为包含冰的次数大于单元包含数据的次数时,就表示为冰。陆地区域是灰色的。没有WindSat数据的区域为黑色。黑颜色包括卫星没有经过的地方和没有数据收集,地区收集数据,但决心是坏的,沿海地区,地区受太阳闪烁在SST和风速的地图区域附近海冰对海温和风速地图、区域海温和风速地图上的雨水汽图上有暴雨区,海温图上有>20 m/s高风速区,射频干扰区。

浏览我们的网站上的图像显示NRT(“rt”)数据时,它是可用的,并最终数据之后。

每日和3天产品内的差距还减少了每周和每月平均产品的观察数。当您浏览我们的网站上的图像时,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,说明该时间没有数据。没有生成具有完全缺失数据的日期的二进制数据文件,并且我们将从我们的FTP服务器中缺席。

数据访问

Windsat数据产品可在2003年2月至今发布后的时间段。与所有其他RSS卫星产品一样,数据以网格化的二进制格式文件提供。图形浏览海洋测量的图像可以是万博吧manbet客户端2.0在我们的网页上查看可以从我们的FTP服务器下载二进制数据文件:ftp.ssmi.com/windsat.

二进制文件读取例程和验证文件在我们的ftp服务器上windsat /支持目录。

相关数据集

Windsat数据也可从NASA PO.DAAC获得NETCDF格式。这些文件中存在相同的海洋测量值manbet客户端2.0万博吧。包括元数据。

RSS水蒸气值包括在RSS TPW 1-DEG网格产品中。

来自WindSat的海面温度被提取出来,并包含在RSS OISST每日产品和L2P GHRSST文件中。

参考文献

Meissner, T.和F. J. Wentz, (2012),海面的发射率在6至90 GHz之间的大范围的风速和地球发射角度, IEEE反式。地球科学与遥感,50(8),3004-3026。

Meissner,T.,L. Ricciardulli和F. J.Ventz,2011年,来自互际主动和无源微波卫星传感器的全天候风矢量测manbet客户端2.0万博吧量,纸在2011年IGARS会议上呈现,加拿大卑诗省温哥华。

Gaiser,P.等,2004年,Windsat Space Forne Polarimetric微波辐射计:传感器描述和早期轨道性能,IEEE Trans。在地质上。和遥感,42(11),pp。2347-2361。

Meissner, T., L. Ricciardulli和F. J. Wentz, 2010,RSS Windsat版本7全天候风矢量产品在西班牙巴塞罗那举行的国际海洋矢量风会议上发表的论文。

Meissner, T., L. Ricciardulli和F. J. Wentz, 2010,来自主动和manbet客户端2.0万博吧无源微波传感器的风测量:雨中的高风和风,纸呈现在2010年乌尔西微波签名2010年,佛罗伦萨,意大利。

迈斯纳,T.和F. J. Wentz, 2009年,风向量检索在雨下与被动卫星微波辐射尺,中国科学:地球科学,37(9),449 - 454。

Meissner, T.和F. J. Wentz, 2006,Windsat海洋检索:辐射转移模型,算法,验证,纸张在第9位微波辐射测定和遥感应用中举行的专家会议,USA Puerto Rico。

致谢

Windsat数据由遥感系统生产,并由NASA物理海洋学计万博体育app网页注册划赞助。RSS Windsat数据可用www.dj-hx.com.。我们感谢在Noaa / Nesdis / Star的华盛顿,DC和Paul Chang海军万博网址是什么研究实验室的Peter Gaiser,为我们提供Windsat TDR数据。

如何引用这些数据

这一数据集的继续生产需要NASA的支持。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:

“Windsat数据是由遥感系统生产的,由美国宇航局地球科学万博体育app网页注册措施发现项目和美国宇航局地球科学物理海洋学学计划。RSS Windsat数据可供选择www.dj-hx.com.。“

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

Wentz,F.J.,L.ricciardulli,C.Gentemann,T. Meissner,K.A.Hilburn,J. Scott,2013:遥感系万博体育app网页注册统Coriolis Windsat [指示您是否每天使用,3天,每周或每月]环境套件在0.25°Grid 7.0.1版上,[表示子集,如果使用,则表示子集]。万博体育app网页注册遥感系统,圣罗莎,加利福尼亚州。在线提供2019新万博appmanbetⅩ 。[访问DD MMM YYYY]。