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海平面监测卫星的初步大学交换生结果超出预期

地球 2022-06-08 00:00:07

由欧洲航天局 哥白尼哨兵-6海平面异常数据,覆盖在显示所有哥白尼测高任务相似产品的地图上:杰森-3、哨兵-3A和哨兵-3B

背景图像是哥白尼海洋环境监测局提供的2020年12月4日卫星高度计数据的海平面异常图

该图像的数据取自12月5日生成的Sentinel-6“短时间临界2级低分辨率”产品

信用:包含修正的哥白尼哨兵数据(2020),由欧洲气象卫星处理 不到三周前发射的哥白尼哨兵-6号卫星不仅返回了第一批数据,而且结果还表明它的运行远远好于预期

由于其新的、复杂的测高技术,哨兵6号准备提供异常精确的海平面高度数据,以监测令人担忧的海平面上升趋势

11月21日,哨兵-6号迈克尔·弗赖利希从加利福尼亚被送入轨道

在它发回第一个信号表明它还活着并且在太空中运行良好之后,欧空局在德国的运营中心在将卫星移交给欧洲气象卫星组织进行试运行以及最终的日常运营和数据分发之前,对卫星在轨道上的最初几天进行了管理

这颗卫星搭载了欧洲最新的雷达测高技术,以扩展始于20世纪90年代初的海面高度测量的长期记录

11月30日,飞行操作员开启了由欧空局开发的哨兵-6号海神号-4高度计

专家们分析了最初的数据,对其质量感到惊讶

这些第一批数据今天在欧洲太空周上以三个主要图像的形式展示出来

第一张图片显示了海平面高度的一些初步结果

这些数据覆盖在一张地图上,显示了所有哥白尼测高任务的类似产品:杰森-3、哨兵-3A和哨兵-3B

背景图像是哥白尼海洋环境监测局提供的2020年12月4日卫星高度计数据的海平面异常图

哨兵-6数据产品于12月5日生成

左图:图像显示了在哥白尼哨兵-6上处理的标准化数据和下行数据(蓝线)与地面处理的完整原始数据(红线)之间的比较

通过在传输到地球之前去除数据的后沿,数据速率降低了50%(距离偏移补偿)

高保真低噪声数据得益于Sentinel-6的Poseidon-4数字仪器架构,这是第一个

地球物理参数检索性能没有显著差异,机载处理显示了预期的性能

右图:由欧空局二级地面原型处理器处理的海面高度测量示例,显示了东南大西洋一个横断面上的低分辨率模式、合成孔径雷达原始数据和合成孔径雷达均方根数据

在由非常低的噪声信号揭示的数据中,可以看到显著的海面高度结构

合成孔径处理的改进在数据中显而易见

信用:包含经修改的哥白尼哨兵数据(2020),由欧空局/国际宇宙航空研究开发机构卫星处理

0 IGO 下图显示了卫星上处理的数据和下行数据(蓝线)与地面处理的完整原始数据(红线)之间的比较

通过在数据传输到地球之前去除数据的后沿,数据速率降低了50%

高保真低噪声数据得益于Sentinel-6的Poseidon-4数字仪器架构,这是第一个

(点击图片了解更多信息)

欧空局哥白尼哨兵-6号的任务科学家克雷格·吞龙解释说:“我们已经可以看到卫星正在传送令人难以置信的数据,这要归功于Posiedon-4的数字体系结构,以及首次将高分辨率合成孔径雷达同时处理和传统的低分辨率模式纳入测高技术

这给了我们用更精细的合成孔径雷达技术进行测量的机会,这些技术可以与杰森-3相比较,以了解气候记录的改善

" “重要的是,我们还可以看到数据中几乎没有噪音,因此我们可以使用非常干净的数据

" 下面的俄罗斯奥热罗纳伊瓦尔泻湖和周围河流的图像显示了哥白尼卫星的多种视角

第一张是来自Sentinel-2的“相机般”的图像;第二张是哨兵一号的雷达图像;下一个是Sentinel-6的传统“低分辨率”模式,这种模式不会透露太多信息

然而,通过使用通常用于成像雷达数据的全聚焦合成孔径技术处理测高数据,得到的图像揭示了异常的细节,突出了仪器的能力(点击图像了解更多信息)

俄罗斯奥热罗纳伊瓦尔泻湖和周围河流的图像显示了哥白尼卫星的多种视角

第一张是哥白尼哨兵-2在2020年10月29日拍摄的10米分辨率的“相机般”图像

这个半岛位于贝尔海峡的东部

内陆泻湖,各种河流和湖泊特征清晰可见

当哥白尼哨兵-6穿越该地区时,该图像被标记为地面轨迹

第二幅是哥白尼哨兵-1号于2020年11月29日以干涉测量宽条带模式捕获的雷达图像,经处理后分辨率为10米

雷达的观察方向是从右边开始的,在图像左边的山区可以看到停留效果

泻湖已经结冰,在冰上可以看到许多裂缝

在海洋中也可以看到海浪和风海粗糙度,在南部沿海地区有一些波浪反射和折射

下一张图片使用哥白尼哨兵-6脉冲限制的低分辨率模式数据为同一地区

在这种模式下,类似于贾森-3,最强的雷达反射表现为重叠的抛物线特征,但无法辨别地面

叠加在第三幅图像上的哥白尼哨兵-6号海神-4号全聚焦合成孔径雷达图像以精细的细节揭示了奥热罗纳瓦半岛的特征

波塞冬4号的高性能和低噪声在使用欧空局开发的这些技术进行处理时显示出非凡的效果

在这个例子中,高度计数据首先以1

方位角方向(从左到右)1米,以及 欧空局地球观测项目主任约瑟夫·阿斯巴赫说:“我们对这些初步结果感到高兴,并自豪地看到我们的欧空局研制的雷达高度计工作得如此之好

尽管如此,哥白尼哨兵-6是与欧洲委员会、欧洲气象卫星应用组织、美国国家航空航天局、美国国家海洋和大气管理局和CNES合作完成的一项任务,各方都发挥了重要作用,使这项任务取得了我们今天看到的成功

" 另一个令人惊讶的结果表明,卫星在太空中的位置可以比以前想象的更好理解

雷达高度计通过测量发射的雷达脉冲从地球表面反射需要多长时间来获得卫星在地球上方的高度

因此,哨兵-6携带了一套定位仪器,包括一个可以利用全球定位系统和伽利略信号的系统

值得注意的是,伽利略测量的增加带来了轨道确定质量的改进——这增加了任务的整体性能

更多关于哥白尼哨兵-6 海平面上升是与气候变化相关的最大问题

监测海平面高度对于了解正在发生的变化至关重要,这样决策者就有证据实施适当的政策来帮助遏制气候变化,并使当局能够采取行动保护弱势社区

哥白尼哨兵-6在行动

信用:欧空局/ATG媒体实验室 第一次海面高度“参考”测量是由法国-美国Topex-Poseidon卫星提供的,随后是三次连续的Jason任务

他们表明,自1993年以来,全球海平面平均每年上升3毫米多一点

更令人担忧的是,在过去几年里,全球海洋平均上升了4

一年8毫米

虽然哥白尼哨兵-6的作用是继续这一关键测量的遗产,但该卫星携带了新的数字高度计技术,带有专用的机载处理,将返回海面高度的更精确测量

Sentinel-6首次将合成孔径雷达纳入测高参考任务时间序列

为了确保多卫星数据时间序列保持稳定,哨兵-6同时提供传统的低分辨率模式测量,类似于贾森-3的测量,以及合成孔径雷达处理的改进性能,产生高分辨率的沿轨道测量

一个12个月的串联飞行,哨兵-6比杰森-3只落后30秒,将被用来比较来自两颗独立卫星的测量结果,以便有信心地扩大海平面气候记录

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