Quikscat / Seawinds.

介绍

快速散射仪(一种快速放置在轨道上的海风仪器)于1999年6月发射并运行到2009年11月。我们称这台仪器为QuikScat(或QSCAT),以区别于在同一卫星平台上的几乎相同的海风散射计midori2(美国科学家称为ADEOS-II),后者于2002年12月至2003年10月短暂运行。这些海风散射计的主要任务是测量海洋表面附近的风。它们也适用于一些陆地和海洋冰的应用。这些海风仪器是NASA一系列在ku波段(即频率接近14ghz)工作的散射仪中的第三个。第一个ku波段散射仪于1978年在海上飞行。18年后,NSCAT于1996年8月由日本的“Midori-1”(ADEOS-I)航天器发射升空。欧洲人也使用卫星散射仪,它在c波段(大约。5 GHz)。其中两家名为ASCAT的公司目前正在运营。

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。乐动体育官方2.0乐动苹果手机

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。乐动体育下载对超过每秒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Wentz,手稿准备中)是使用WindSat数据作为校准目标开发的。RSS最近在偏振风矢量反演方面取得了进展。Meissner和Wentz (IEEE TGARS, 2009)开发了一种新的风能算法,这种算法即使在下雨时也有效,并利用美国国家海洋和大气局飓风研究部门(HRD)的数据集在风暴条件下进行了训练。乐动帐号注册新的QuikScat模型函数Ku-2011使用了7年的雷达后向散射比(sigma_0)和无雨风卫星风反演。WindSat的回收被认为是准确的风速至少30米/秒。此外,WindSat能够准确探测到降雨,并在开发散射计GMF时用于在降雨附近丢弃QuikScat sigma_0。

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(<5米/秒)和高风速(> 15米/米)的情况下改善风向
  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

对于Quikscat V4和Seawinds V3a数据,数据文件格式保持不变。数据文件文件夹名称为“BMAPS_V04”,文件版本指定已更改为“V4”。所有读取例程(Fortran,IDL,Matlab和Python)将在Quikscat V4数据以及Seawinds V3A数据上工作。有关KU-2011 GMF和Quikscat再处理的更多详细信息,请在文章中找到Ricciardulli和Wentz (2015)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米在水面上方,源自表面粗糙度(风应力),大致相当于8-10分钟的平均表面风。

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

我们通过用0.25度纬度的地球网格将散射计轨道数据映射到0.25度经度,生成每日和平均时间(3天、每周、每月)的网格数据文件。

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 文件名
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】、“年”、“月”、“月”、“日”、“v”表示:

(年) 年文件夹 y2002, y2003等等。
[月] 月的文件夹 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天和每周的文件是以它们结束的那天命名的(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,或称bmaps,每个表示四分之一度分辨率的地球:1440 x 720字节。

日常文件是大小为1440 x 720 x 4 x 2的字节数组(经度、纬度、参数、轨道段(上行或下行通道))。这4个参数是:协调世界时观测、海洋表面风速、海洋表面风向和雨旗/配置辐射计的雨组合值(见下文)。每个参数都存在两种地图:一个升序轨道段(当地晨报)和另一个降序轨道段(当地傍晚通过)之一。

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,降雨信息
2 轨道段 上行通道,下行通道

因此,每日文件包含8个全球地图:
[升序,上升速度,上升方向,上升雨信息,下降时间,下降速度,下降方向,下降雨信息]

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 = 不用于散射计
252 = 不用于散射计
253 = 存在散射仪观察,但很糟糕
254 = 没有散射仪观测
255 = 土地的质量

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: 要么是乘法 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
辐射计柱状雨率
(3 - 8位)
0 =不下雨
1 =相邻单元中有雨
2到63 =值/ 2 -0.5雨率以KM * mm / hr)

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

我们提供Fortran, IDL, Matlab和Python通过FTP读例程ftp://ftp.remss.com/qscat/scatterometer_bmap_support

QuikScat和SeaWinds的数据文件格式是相同的。读取程序对QuikScat和海风数据集都有效。

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。

浏览图像时,导航可能会跳过没有数据的日期,或者您可能会看到空白地图,说明该时间没有任何数据。

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

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。乐动帐号注册

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)。升、降通道段全天观测时间交错。当使用“上一”和“下一”按钮浏览“每日通行证”部分时,地球上大约有一半的地方将按时间顺序浏览;另一半不会按时间顺序浏览。

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

除了网格日常和时间平均文件之外,我们还仅释放仅用于散射计数数据。这些文件包含在地球周围卫星的一个轨道的测量。乐动体育官方2.0乐动苹果手机通过观察电池组织的数据,该观察电池垂直于卫星行进的方向。这使得数据网格与我们其他产品中使用的标准LAT / LON网格成一定的角度。

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。

上述文件的列代表:

轨道数量 好WVC行数 赤道穿越日期(协调世界时) 赤道穿越时间(协调世界时) 赤道穿过经度

轨道周期

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

QuikScat和SeaWinds swath文件格式是相同的。读取程序对QuikScat和海风数据集都有效。

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

参考资料

mears,c.a.,d.k.smith和f.j.wentz,1999,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。乐动体育下载

Ricciardulli, L. and F.J.Wentz, 2011,利用Ku-2011地球物理模型函数对QuikSCAT (V04)风矢量进行再处理,技术报告编号043011,遥感系统,加州圣罗莎,8页。乐动体育下载

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,从NSCAT观测得到的14 GHz海洋归一化雷达截面的模型函数,《地球物理研究杂志》,104(C5), 1149乐动帐号注册9-11514。

相关的数据集

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和海风数据是由美国宇航局海洋矢量风科学团队资助的遥感系统制作的。乐动体育下载感谢NASA喷气推进实验室提供了用于创建这些产品的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。乐动软件下载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。乐动体育下载有关资料载于www.dldq88.com”。

下面给出了用于出版物的官方数据引用。乐动软件下载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-乐动体育下载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]。乐动体育下载遥感系统,圣罗莎,加州,可在网上获得乐动体育 。[访问日期:年月日]。

对于轨道QuikSCAT数据:Ricciardulli, L., F.J. Wentz, D.K. Smith, 2011:遥感系统QuikSCAT 乐动体育下载Ku-2011[表明你使用的是每天、3天、每周还是每月]轨道Swath海洋矢量风L2B,版本4,[表明子集,如果使用的话]。乐动体育下载遥感系统,圣罗莎,加州,可在网上获得乐动体育 。[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乐动体育下载天、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]。乐动体育下载遥感系统,圣罗莎,加州,可在网上获得乐动体育 。[访问日期:年月日]。