WindSat

介绍

WindSat偏振辐射计由美国海军研究实验室(NRL)遥感部和海军空间技术中心为美国海军和国家极地轨道操作环境卫星系统(NPO乐动帐号注册ESS)综合计划办公室(IPO)开发。它是在2003年1月6日由美国国防部科里奥利卫星发射的。“风卫星”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、云液态水和降雨速率。

仪器描述

有关WindSat仪器的详细描述,请参阅P.Gaiser。风卫星星载偏振微波辐射计:传感器描述和早期轨道性能".WindSat运行在近极轨道上的科里奥利卫星上。本地上升节点时间维持在下午6点。这意味着仪器会在下午6点从南向北穿过赤道,根据你所在的纬度,在这个时间点附近测量表面。

WindSat辐射计校正良好,并包含用于反演海温所需的低频通道。辐射计工作在5个离散通道:6.8,10.7,18.7,23.8和37.0 GHz。除了只有双偏振的6.8和23.8 GHz信道外,所有信道都是完全偏振的。表1总结了通道的详细信息。每个频段的馈角沿扫描轨迹不同,因此每个频段的地球入射角(EIA)也不同。与以前的辐射计不同,WindSat传感器在前后扫描时都进行观察。这使得WindSat地球视图的几何形状与其他被动微波传感器相比有很大的不同,使用起来也更加复杂。RSS WindSat产品是唯一可以同时使用前后观测方向的数据集。通过使用两个方向,我们获得了更宽的条带和更复杂的条带几何形状,这是在浏览图像中可见的。

表1:WindSat通道、极化、地球入射角和通道分辨率的总结。偏振被列出为V代表垂直,H代表水平,P代表+45度,L代表左圆,R代表右圆。
乐队(GHz) 偏振 平均环境影响评价

(度)

空间分辨率
(3-dB足迹大小)

(公里x公里)

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

经过发射后的检验阶段,WindSat数据于2003年2月5日开始。在一些短时间不运行的情况下,该仪器在目前继续运行。数据间隙通常是由于处理设备上游数据丢失造成的,例如关闭了仪器。有时,在获取和/或处理最近记录的数据时会出现延迟。如果几周后数据没有出现,那么丢失的数据就不太可能得到。我们保留丢失数据的记录:WindSat漏洞列表

数据处理

我们从NRL和NOAA获得WindSat天线温度数据。通过使用这两种来源,我们的目标是为科学家的研究提供尽可能完整的一套数据。乐动帐号注册利用一致的处理方案和稳健的辐射传输模型,我们将WindSat数据与其他微波辐射计进行互校,获得亮度温度,然后制作我们的海洋测量产品进行分发。海洋产品包括海表温度(SST);各种地面风速和风向;大气水汽;云液水;和雨率。

乐动体育下载遥感系统对WindSat仪器数据的详细处理分两个阶段进行。第一个阶段产生一个接近实时(NRT)的产品(在文件名中以“rt”标识),我们将尽快使其可用。这通常是在数据被记录后的3小时内,除了偶尔的接收或处理数据的延迟。尽管NRT产品适用于许多及时的使用,并且差异可能看起来很细微,但它们并不具有存档/研究质量。乐动帐号注册他们将在一周内被删除,不应被归档。

当我们收到NCEP FNL分析时,将处理“Final”数据(在文件名中由“v7.0.1”标识)。NCEP的风向对于反演更准确的海温和风速特别有用。最终的“v7.0.1”产品将继续积累新的条带(半轨道),直到地图被填满,一般在7天内。有时,经过更长的延迟后,数据才可用,这些数据将被添加到最终的“v7.0.1”产品中。因此,final指的是条带处理的类型,并不意味着数据文件已经完成(也就是说,永远不会更改)。当我们从数据源获取数据时,新可用的数据块将被添加到最终的“v7.0.1”产品中。

WindSat的数据处理包括以下几个步骤:

  1. 美国海军研究实验室乐动帐号注册为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)。本程序中最重要的问题将在GMI ATBD
  2. 然后,大气顶部TB被最佳地插值到一个固定的0.125度地球网格上,各种海洋测量数据都从这个网格中获得。乐动体育官方2.0乐动苹果手机在我们的ftp网站上可用的产品,然后通过简单的bin重采样到0.25度网格创建。虽然每个产品都被放置在0.25度的网格上,数据的有效分辨率是不同的.下表给出了WindSat海洋测量值在二进制文件中出现的顺序的概述,并列出了每个产品的有效空间分辨率。乐动体育官方2.0乐动苹果手机

表2:按RSS二进制数据文件提供的顺序排列的W乐动苹果手机乐动体育官方2.0indSat海洋测量数据。每次测量的有效空间分辨率从数据映射到的0.25度网格不同。通道偏振被列出为V代表垂直,H代表水平,P代表+45度,L代表左圆,R代表右圆。
海洋测量 首字母缩写 有效的空间
分辨率[km x km]
渠道要求
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
10米风速,使用低频频道 WSPD_LF 25 x 38 10.7 vh, 18.7 vh, 23.8 vh, 37.0 vh
10米风速,使用中频频道 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
柱状云液态水含量 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不下雨

39 x 71在雨中

6.8 vh, 10.7 vh, 18.7 vh, 23.8 vh, 37.0 vh
10米风向(相对于北) WDIR 25 x 38 10.7 vhpmlr, 18.7 vhpmlr, 23.8 vh, 37.0 vhpmlr

如果任何一个地球物理参数所需的通道都不可用,则无法完成检索。例如,这可能会导致对给定位置的水蒸气检索,而不是相同位置的WSPD_LF或SST。由于没有6.8 GHz的观测数据,海表温度的反演常常在区域中心缺失。由于没有偏振观测,在带状区域的边缘无法获得风向。这种“缺失数据”的外观与其他RSS辐射计产品不同。

RSS WindSat数据产品

当前版本的遥感系统WindSat数据产品是v7乐动体育下载.0.1。2013年8月对WindSat数据进行了重新处理,以消除2008年1月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之前的version-7版本相同。我们在一个文件中为每天、3天期间、每周和每月提供一套数据。数据集包含表2中列出的测量值。乐动体育官方2.0乐动苹果手机

WindSat数据产品包括一套标准测量(海面温度、风速、水蒸气、云液态水和降雨率),与其他RSS辐射乐动苹果手机乐动体育官方2.0计产品不同的是,我们可以包括其他测量:

  1. WDIR:由于其偏振通道,WindSat可以测量地面风向。只有风速超过3米/秒及雨量低于15毫米/小时时,才会提供WDIR。我们产品的风向是海洋公约
  2. WSPD_AW:我们在改善有雨情况下风速的反演方面取得了重大进展。看到用被动卫星微波辐射计反演雨下的风矢量,以了解所用算法的更多细节。如果6.8 GHz信道与所有其他垂直和水平极化信道一起可用,我们可以在无雨和多雨大气中获取WindSat表面风速。我们结合了各种算法,包括在所有降雨条件下都适用的全球风速降雨算法,以及专门针对热带气旋训练的h风算法。在我们的二进制文件中提供的最终全天候风速WSPD_AW是在无雨条件下获得的标准风速WSPD_LF、全球降雨风速和h -风导出的风速之间的平滑混合。

除了全天候风速外,我们还生产两种标准的无雨辐射计风产品:WSPD_LF(低频)和WSPD_MF(中频)。第一,WSPD_LF是使用10.7 GHz及以上的频率通道创建的(见表1),与AMSR-E风最相似。第二种是WSPD_MF,它使用18.7 GHz及以上的频率通道,最类似于SSM/I风。每一种风产品都有独特的优势。WSPD_LF受大气和降雨的影响较小,但受10.7 GHz RFI和太阳闪烁效应的影响。WSPD_MF具有更高的有效空间分辨率,受冰和土地污染的影响较小,受太阳闪烁效应和RFI的影响较小。WSPD_MF比WSPD_LF稍微吵一点。

网格二进制数据文件

我们生成WindSat每日和时间平均(3天、每周和每月)二进制数据文件。这些文件不包含头文件或元数据,是一组简单的单字节数组,如下所述。由于数据存储为单个字节,所以在机器之间传输时不需要进行字节交换。

根据观测数据组织网格数据文件。所有日期和时间都是协调世界时(UTC),也被称为格林尼治标准时间(GMT),祖鲁时间(Z),世界时间(UT)和世界时间。数据产品包括每日和时间平均测量如下:乐动体育官方2.0乐动苹果手机

每天 轨道数据映射到0.25度网格
根据上行和下行通道分为两组地图
当相邻通道在高纬度和日“缝”重叠时,选择早期数据。(请参见下面的note)
为期3天 平均3天,截止日期(包括归档日期)
每周 平均7天,截止日期为(包括星期六)
每月 日历月内所有数据的平均值

注意,所有的海洋测量都被网格化到0.25度的地图乐动苹果手机乐动体育官方2.0上(大约25公里网格)。然而,每个地球物理参数的有效空间分辨率是由在检索中使用的频率通道决定的,如表2所示。

下面列出了网格二进制文件中海洋测量的详细信息。乐动体育官方2.0乐动苹果手机

表3:RSS WindSat海洋测量产品详细信息。乐动苹果手机乐动体育官方2.0测量是按照数据文件中包含的顺序提供的。
首字母缩写 产品
的名字
产品描述 规模 抵消 有效的数据范围 无数据原因
时间 时间 格林尼治时间午夜后的几分钟
格林尼治标准时间
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 表层(皮肤)水的温度~1毫米厚 0.15 -3.0 -3到34.5度 大风(<20米/秒),阳光闪烁,下雨,射频干扰,靠近海冰或陆地(~75公里)
WSPD_LF 十米级风速 使用10.7 GHZ及以上信道的风速 0.2 0. 0.50.0 m / s 太阳闪光,雨,射频干扰,靠近海冰或陆地(~50公里)
WSPD_MF 十米级风速 使用18.7 GHZ及以上信道的风速 0.2 0. 0.50.0 m / s 太阳闪光,雨,射频干扰,靠近海冰或陆地(~50公里)
蒸汽 柱状大气水蒸气 大气垂直柱中包含的气态水的总量 0.3 0. 0.到75.0毫米
1转基因/ cm2 = 10毫米
大雨或近地面(~25公里)
柱状云液态水 大气垂直柱中包含的云液态水的总量 0.01 -0.05 -0.05至2.45毫米 近陆地(~25公里)
雨率 液态水沉淀的速率 0.1 0. 0.25.0毫米/小时 近陆地(~25公里)
WSPD_AW 全天候风速10米 使用所有通道和三个独立的算法来获得所有天气条件下的风速 0.2 0. 0.50.0 m / s 太阳闪光,RFI,靠近海冰或陆地(~75公里有雨,~50公里无雨)
WDIR 十米级风向 海洋学-相对于北方的常规风向 1.5 0. 0.到360.0度 低风(< 3米/秒),RFI, >雨15毫米/小时,太阳闪烁,靠近海冰或陆地(~50公里)

每天的文件由WindSat海洋测量数据组成,这些数据被映射到一个规则的网格中,并在乐动苹果手机乐动体育官方2.0轨道之间完成数据空白。每个参数都有两个映射,一个是下降轨道段(当地上午通行证),另一个是上升轨道段(当地晚上通行证)。每日数据文件包含时间图,其中包含每组通道(下行和上行)的UTC观测时间。时间平均数据文件不包含任何时间信息。

我们提供的每天二进制数据文件ftp站点由18个0.25 x 0.25度网格(1440,720)字节映射组成。九幅由下至下(上午)地图按下列顺序提供:时间(Time)、海表温度(SST)、10米地面低频风速(WSPD_LF)、10米地面中频风速(WSPD_MF)、大气水汽(Vapor)、云液态水(Cloud)、雨率(Rain)、全天候10米地面风速(WSPD_AW)、地面风向(WDIR)。九幅上升(黄昏)地图以同样的顺序排列。

每天、三天和每月的文件都位于目录中/ windsat bmaps_v07.0.1 / yYYYY /嗯.对应的文件名约定为:wsat_yyyymmddv7.gz、wsat_yyyymmddv7_d3d.gz和wsat_yyyymmv7.gz。每周文件位于该目录中/ / windsat / bmaps_v07.0.1 /周,文件名约定为wsat_yyyymmddv7.gz,其中:

yyyy 一年 2010、2011等。
毫米 09、10等。
dd 一天 01、02等等。

1440列和720行地图的第一个单元格的中心位于0.125 E经度和-89.875纬度。第二个单元格的中心是0.375 E经度,-89.875纬度。

数据值在0到255之间。具体值保留如下:

0到250 有效的地球物理数据
251 由于数据质量差而丢失(阳光闪烁;RFI);因下雨而丢失SST、WSPD_LF、WSPD_MF;因临近海冰而丢失数据;因为大雨而失去了水汽;由于风速过大(大于20米/秒),海温缺失;由于接近陆地,数据丢失。
252 海冰或可能的海冰污染
253 观测值存在,但很差(不用于复合地图)
254 没有观察到
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单位。要缩放数据,请乘以表3中列出的缩放因子(并添加偏移量)。

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

极地轨道卫星的连续测量数据在高纬度(> 60乐动苹果手机乐动体育官方2.0度)和一天开始/结束时部分重叠。在制作每日地图时,我们可以将条带数据放在地球网格上,我们可以对不同条带的观测值进行平均,选择早期的观测值,或者用后期的观测值覆盖早期的观测值。除WindSat外,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,会覆盖之前的观测值,生成每日地图。对于WindSat,我们使用早期的观测数据,除非有观测数据丢失,否则不会覆盖。这样做是为了使0.25度单元的所有地球物理参数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)有不同的观测几何形状,因此时间略有不同。如果我们用后期的观测覆盖早期的WindSat观测,就会在高纬度的低分辨率通道中造成大量的数据缺口,特别是在条带边缘。

浏览网站上的图像

在我们的网站上,每天、三天、每周和每月的图像都显示一种海洋测量方法:海温(SST)、10米表面低频分辨率风速(WSPD_LF)、10米表面中频分辨率风速(WSPD_MF)、柱状水汽(Vapor)、云液态水(Cloud)、雨率(Rain)、10米表面全天候风速(WSPD_AW)、风向(WDIR)。显示数据的日期为WindSat进行观测时的UTC日期/日。每个浏览图像的比例尺位于地图的旁边,以供参考。虽然表3给出了有效的数据范围(从最小到最大),但浏览图像中的比例条被设置为在视觉上增强数据,并且可能会发生变化。

在浏览图像中,白色区域表示由WindSat视场确定的可能的海冰污染区域。在时间平均图中,当冰超过50%的时间存在时,或者当一个单元格被确定为包含冰的次数大于该单元格包含数据的次数时,就会显示冰。陆地区域是灰色的。那些无法获得WindSat数据的区域是黑色的。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大雨区、海温图上有高风速(>20 m/s)区和无线电频率干扰区。

浏览我们网站上的图像时显示可用的NRT(“rt”)数据,然后显示最终数据。

日产品和3天产品之间的差距也减少了周产品和月平均产品的观测次数。当你浏览我们网站上的图像时,导航可能会跳过没有数据的日期,或者你可能会看到一个空白的地图,说明当时没有数据可用。数据完全缺失的日期的二进制数据文件不会产生,它们将从我们的FTP服务器中消失。

数据访问

从2003年2月发射后到现在,WindSat数据产品都可以使用。与所有其他RSS卫星产品一样,数据以网格的二进制格式文件提供。图形浏览图像的海洋测量可以乐动体育官方2.0乐动苹果手机在我们的网页上观看二进制数据文件可以从我们的FTP服务器下载:ftp.ssmi.com/windsat

的二进制文件读取例程和验证文件在我们的ftp服务器上可用windsat /支持目录中。

相关的数据集

NASA PO也提供了WindSat数据。netCDF格式的DAAC。这些文件中也有同样的海洋测量数乐动苹果手机乐动体育官方2.0据。包括元数据。

WindSat水汽值包含在RSS TPW 1度网格产品中。

从WindSat中提取海面温度,并将其包含在RSS OISST每日产品和L2P GHRSST文件中。

参考文献

梅斯纳,温茨(2012),在大范围风速和地球入射角范围内,海洋表面的辐射率在6 - 90ghz之间, IEEE反式。地球科学与遥感,50(8),3004-3026。

迈斯纳,T., L. Ricciardulli和F. J. Wentz, 2011,用相互校准的主动和被动微波卫星传感器测量全天候风乐动苹果手机乐动体育官方2.0矢量2011年在加拿大卑斯省温哥华举行的IGARSS会议上发表的论文。

高志强,2004,卫星空间偏振微波辐射计:传感器描述和早期轨道性能。Geosci。和遥感,42(11),2347-2361页。

迈斯纳,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。

迈斯纳,T., L. Ricciardulli和F. J. Wentz, 2010,来自主动和乐动苹果手机乐动体育官方2.0被动微波传感器的风测量:大风和雨中的风这篇论文发表在2010年意大利佛罗伦萨URSI-F微波信号会议上。

迈斯纳和温茨,2009,用被动卫星微波辐射计反演雨下风矢量地球物理学报,46(9),3065-3083。

迈斯纳和温茨,2006,海洋反演:辐射传输模型,算法,验证在第九届微波辐射测量和遥感应用专家会议上发表的论文,波多黎各,美国。

确认

WindSat数据由遥感系统提供,并由NASA物理海洋学项乐动体育下载目赞助。有关RSS WindSat资料,请浏览www.dldq88.com.我们感谢华盛顿特区海军研究实验室的Peter Gaiser和NOAA/NESDIS/STA乐动帐号注册R的Paul Chang为我们提供了WindSat TDR数据。

如何引用这些数据

这个数据集的持续生产需要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展示这些数据集的价值。乐动软件下载请在文件的确认部分附上以下声明:

“WindSat数据由遥感系统提供,由美国宇航局地球科学测量乐动体育下载发现项目和美国宇航局地球科学物理海洋学项目赞助。有关RSS WindSat资料,请浏览www.dldq88.com”。

以下是出版物中使用的官方数据引用。乐动软件下载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: R乐动体育下载emote Sensing Systems corolis WindSat[指示您使用的是每日、3天、每周还是每月]0.25度网格环境套件,版本7.0.1,[指示子集如果使用]。乐动体育下载遥感系统,圣罗莎,加州乐动体育app .[已访问dd mmm yyyy]。