基于近30a多源衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù)的東中國(guó)海潮汐信息提取

李謙慧, 何宜軍, 2, 李秀仲, 2, 3

基于近30a多源衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù)的東中國(guó)海潮汐信息提取

李謙慧1, 何宜軍1, 2, 李秀仲1, 2, 3

(1. 南京信息工程大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院, 江蘇 南京 210044; 2. 自然資源部空間海洋遙感與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100081; 3. 南京信大安全應(yīng)急管理研究院有限公司, 江蘇 南京 210044)

我國(guó)HY-2B衛(wèi)星已成功運(yùn)行3 a多, 本文首次將HY-2B測(cè)高數(shù)據(jù)用于計(jì)算潮汐。將HY-2B與相同時(shí)間段的Jason-3在東中國(guó)海分別進(jìn)行潮汐信息提取, 驗(yàn)證了其結(jié)果的一致性。建立了基于10顆國(guó)內(nèi)外衛(wèi)星高度計(jì)(TOPEX/Poseidon、Jason-1、Jason-2、Jason-3、ENVISAT、ERS-1、ERS-2、Sentinel-3A、Sentinel-3B、HY-2B)數(shù)據(jù)的時(shí)間序列, 得到東中國(guó)海近30 a時(shí)間序列的較高空間分辨率網(wǎng)格化海面高度。利用該數(shù)據(jù)提取了東中國(guó)海12個(gè)分潮(O1、K1、Q1、P1、M2、S2、N2、K2、SA、SSa、Mm、Mf)的潮汐調(diào)和常數(shù), 并將4個(gè)主要分潮M2、S2、K1、O1的調(diào)和常數(shù)與驗(yàn)潮站進(jìn)行對(duì)比, 均方根誤差分別為6.74 cm、3.98 cm、2.37 cm、1.81 cm, 總體均方根誤差為8.32 cm; 同時(shí), 采用除HY-2B之外的剩余9顆國(guó)外衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù)和TPXO9潮汐模型結(jié)果分別與驗(yàn)潮站對(duì)比, 結(jié)果顯示, 加入HY-2B后的10顆衛(wèi)星高度計(jì)反演潮汐結(jié)果準(zhǔn)確度最高, 與不使用HY-2B衛(wèi)星數(shù)據(jù)相比, 全日潮有較大改善, K1和O1向量均方根誤差分別降低19.93%和17.35%, 4個(gè)主要分潮總體均方根誤差降低3.5%。此外, 通過與FVCOM模式結(jié)果對(duì)比分析, 4個(gè)主要分潮的調(diào)和常數(shù)與模式結(jié)果的總體均方根誤差為8.86 cm。另一方面, 空間分辨率也有所提高, 達(dá)到了0.1°×0.1°。最后, 給出了4個(gè)主要分潮同潮圖。在潮差較大的朝鮮半島西側(cè), 加入HY-2B后的同潮圖可顯示出2.1 m的M2等振幅線與0.75 m的S2等振幅線, 與該海域?qū)嶋H觀測(cè)結(jié)果一致, 說明HY-2B在近海潮汐信息提取中有相當(dāng)重要的作用。

多源衛(wèi)星高度計(jì); 東中國(guó)海; 潮汐調(diào)和分析; 均方根誤差

潮汐是重要的物理海洋現(xiàn)象, 自古以來(lái)與沿海地區(qū)人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)。作為有著三百多萬(wàn)平方公里管轄海域的海洋大國(guó), 獲取準(zhǔn)確的潮汐信息, 具有重要的軍事、經(jīng)濟(jì)和科學(xué)意義。船測(cè)、浮標(biāo)、沿海監(jiān)測(cè)站等觀測(cè)手段只能單點(diǎn)或小范圍測(cè)量潮汐信息, 海洋衛(wèi)星的出現(xiàn), 彌補(bǔ)了傳統(tǒng)觀測(cè)手段的不足, 具有監(jiān)測(cè)能力強(qiáng)、覆蓋面積大、全天候、全天時(shí)的特點(diǎn)[1]。

20世紀(jì)90年代, 隨著ERS-1和T/P衛(wèi)星的成功發(fā)射, 基于衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)的潮汐信息提取研究獲得突飛猛進(jìn)的發(fā)展, 國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù)反演中國(guó)近海潮汐頗為重視, 并開展了大量研究。90年代末, Mazzega、Yanagi和Teague三個(gè)研究團(tuán)隊(duì)[2-4]分別通過使用21周期、108周期和5 a的T/P衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù), 對(duì)亞洲, 包括中國(guó)近海及廣闊大陸架海域的潮汐進(jìn)行信息提取, 繪制主要潮汐的同潮圖, 與驗(yàn)潮站結(jié)果對(duì)比吻合良好, 并預(yù)測(cè)了在高精度測(cè)高衛(wèi)星的協(xié)同下, 未來(lái)全球潮汐模式精度可達(dá)到厘米級(jí)。國(guó)內(nèi)學(xué)者也對(duì)衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)反演潮汐有著極大的研究興趣。2002年董曉軍等[5]用1993—1999年期間的T/P衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)分析了黃海和東海的潮汐特性并給出12個(gè)分潮的調(diào)和常數(shù)。2004年Fang等[6]對(duì)已有的10 a T/P衛(wèi)星沿軌測(cè)高數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)和分析, 融合驗(yàn)潮站數(shù)據(jù)資料, 分析給出高精度的黃渤東海O1、K1、M2、S2和SA的經(jīng)驗(yàn)同潮圖。2008年Zhang等[7]通過雙實(shí)驗(yàn)和實(shí)際實(shí)驗(yàn)研究了空間變化的底部摩擦系數(shù), 采用伴隨方法同化T/P測(cè)高資料, 模擬了黃渤東海的M2分潮, 顯著提高了模擬的精度。隨著T/P后續(xù)任務(wù)衛(wèi)星Jason-1的順利升空, 與T/P衛(wèi)星的變軌軌道共同組成觀測(cè)網(wǎng), 極大優(yōu)化了測(cè)高數(shù)據(jù)空間分辨率。2007年, 在中國(guó)海洋湖沼學(xué)會(huì)第九次全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)研討會(huì)上, 方國(guó)洪等[8]采用調(diào)和分析方法, 基于10 a T/P和3 a的Jason-1衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù), 對(duì)中國(guó)近海及鄰近大洋的12個(gè)分潮進(jìn)行信息提取, 得到了良好的潮汐調(diào)和常數(shù)和相應(yīng)同潮圖。2013年,仲昌維等[9]利用19 a的T/P和Jason-1衛(wèi)星高度數(shù)據(jù), 對(duì)黃渤東海的8個(gè)主要分潮進(jìn)行調(diào)和分析, 對(duì)比驗(yàn)潮站數(shù)據(jù), 得到比前人研究更為準(zhǔn)確的東中國(guó)海潮汐信息。2016年Cheng等[10]對(duì)18 a的T/P-Jason主要任務(wù)和4 a的T/P-Jason-1交錯(cuò)任務(wù)沿軌道數(shù)據(jù)進(jìn)行響應(yīng)分析, 得出渤海、黃海和東海的4個(gè)主要潮汐成分, 與驗(yàn)潮站真值比較, 其振幅的準(zhǔn)確度與精度均有提高。2020年劉旭華[11]首次將Jason-3用于潮汐信息的提取, 使用T/P和Jason系列衛(wèi)星共計(jì)27 a時(shí)間序列觀測(cè)資料, 包含原軌道與變軌數(shù)據(jù), 計(jì)算出更接近實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的調(diào)和常數(shù)。至今為止, 歐空局的ERS-1/2和ENVISAT是單顆測(cè)高衛(wèi)星地面軌跡空間分辨率最高的, 優(yōu)于1°×1°, 但受限于衛(wèi)星周期為35 d, 調(diào)和分析方法不能準(zhǔn)確分離S2等分潮。2018年李大煒等[12]利用正交響應(yīng)法分析ERS-2和ENVISAT衛(wèi)星15 a的觀測(cè)數(shù)據(jù), 得到中國(guó)近海及西太平洋海域的潮汐信息, 通過選取地面軌道交叉點(diǎn), 有效改善了采樣規(guī)律, 提高了參數(shù)的精確度。近年來(lái), 我國(guó)HY-2系列衛(wèi)星的成功運(yùn)行說明我國(guó)已具備了用自己的海洋高度計(jì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)去反演我國(guó)近海潮汐的能力, Wang等[13]通過對(duì)HY-2B衛(wèi)星的主要測(cè)高參數(shù)和海面高度異常值進(jìn)行分析, 并與Jason-3衛(wèi)星任務(wù)數(shù)據(jù)對(duì)比, 得到HY-2B衛(wèi)星測(cè)高性能的高質(zhì)量和可靠性的結(jié)論。

基于改變衛(wèi)星固定周期性采樣規(guī)律、優(yōu)化測(cè)高衛(wèi)星空間分辨率以及比較HY-2B衛(wèi)星在潮汐信息提取方面貢獻(xiàn)的考量, 本文選取東中國(guó)海作為研究區(qū)域, 首次使用HY-2B衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)參與潮汐信息提取, 共選取1992—2021共29 a國(guó)內(nèi)外10顆衛(wèi)星高度計(jì)的長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)資料, 通過潮汐調(diào)和分析得到12個(gè)分潮的調(diào)和常數(shù), 通過與驗(yàn)潮站和數(shù)值模擬資料對(duì)比分析, 驗(yàn)證了HY-2B衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)在潮汐信息提取方面的可靠性, 論文結(jié)構(gòu)如下, 第一節(jié)簡(jiǎn)述數(shù)據(jù)與方法, 第二節(jié)為結(jié)果分析, 最后一節(jié)為結(jié)論。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)

1.1.1 衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù)

研究區(qū)域?yàn)闁|中國(guó)海, 邊界為23°N～41°N, 117°E～ 134°E。采用10顆國(guó)內(nèi)外衛(wèi)星高度計(jì)(T/P、Jason-1、Jason-2、Jason-3、ENVISAT、ERS-1、ERS-2、Sentinel- 3A、Sentinel-3B、HY-2B)共29 a跨度的時(shí)間序列數(shù)據(jù)。衛(wèi)星數(shù)據(jù)來(lái)自美國(guó)國(guó)家航空航天局NASA(下載地址: https://www.nasa.gov)、法國(guó)空間研究中心CNES (下載地址: https://www.aviso.altimetry.fr)及國(guó)家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心(下載地址: http://www.nsoas. org.cn)。衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù)選取情況見表1。

表1 衛(wèi)星數(shù)據(jù)選取情況

1.1.2 平均海面高度數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)來(lái)源AVISO網(wǎng)站2015年發(fā)布的平均海面高度數(shù)據(jù)CNES_CLS 2015 MSS (下載地址: http:// www.aviso.altimetry.fr/en/data/products/auxiliary-products/mss.html), 空間分辨率為1/60°×1/60°, 是目前準(zhǔn)確度最高的平均海面高度數(shù)據(jù)版本。

1.1.3 TPXO9潮汐模型

TPXO9海洋潮汐模型來(lái)自美國(guó)俄勒岡州立大學(xué)(Oregon State University), 由大量衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)和近岸以及大洋測(cè)站觀測(cè)數(shù)據(jù)同化得到[14](下載地址: https://www.tpxo.net/global/tpxo9-atlas), 空間分辨率為1/30°×1/30°。

1.1.4 FVCOM模式潮汐結(jié)果

FVCOM(有限體積海岸海洋模型)為美國(guó)馬薩諸塞大學(xué)陳長(zhǎng)勝領(lǐng)導(dǎo)的研究組建立開發(fā)[15]的一套近岸海洋數(shù)值模式。采用有限體積法和非結(jié)構(gòu)三角形網(wǎng)格, 可對(duì)復(fù)雜海岸線進(jìn)行精確擬合, 提高近岸淺水區(qū)的模擬精度。自然資源部第一海洋研究所滕飛通過FVCOM的二維控制方程及參數(shù)優(yōu)化對(duì)潮汐進(jìn)行數(shù)值模擬, 且計(jì)算結(jié)果經(jīng)驗(yàn)潮站驗(yàn)證, 具有可靠性[16]。因此, 本文采用該模式潮汐結(jié)果作為第二種參考對(duì)比數(shù)據(jù)。

1.2 研究方法

研究步驟如圖1所示:

圖1 本研究流程圖

本文在驗(yàn)證HY-2B測(cè)高數(shù)據(jù)具有和Jason-3一致的潮汐信息提取能力后, 首先對(duì)涉及的全部10顆衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理, 剔除異常值; 然后將多源衛(wèi)星測(cè)高基準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一, 使其具有相同的參考橢球體、參考框架和平均海面高度; 再將全部測(cè)高數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格化, 得到29 a各網(wǎng)格點(diǎn)內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間序列的海面高度數(shù)據(jù); 最后, 以網(wǎng)格點(diǎn)為單位, 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)和分析, 將結(jié)果與鄰近的驗(yàn)潮站資料和FVCOM模式結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析, 并繪制同潮圖。

1.2.1 衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)預(yù)處理

衛(wèi)星測(cè)高中, 地球物理和環(huán)境誤差的校正是至關(guān)重要的, 只有進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)預(yù)處理, 才能使淹沒在噪聲中的信息盡可能被提取出來(lái)。根據(jù)資料用戶手冊(cè)[17-20], 基于高度計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算潮高需要進(jìn)行多項(xiàng)地球物理校正和質(zhì)量控制, 計(jì)算公式為:

=alt–range–dry–wet–iono–sea_state–

inv–hf–set–pt–MSS, (1)

其中,alt是衛(wèi)星到地球參考橢球面距離,range是衛(wèi)星與海表面的瞬時(shí)高度,dry是大氣干對(duì)流層校正,wet是大氣濕對(duì)流層校正,iono是電離層校正,sea_state是海況偏差校正,inv是大氣逆壓校正,hf是海面地形高頻振蕩,set是固體地球潮高度,pt是極潮高度,MSS是平均海面高度。

由于原始測(cè)高數(shù)據(jù)會(huì)受到雨雪天氣、島嶼海冰、近岸淺灘等污染, 因此必須經(jīng)過質(zhì)量控制, 按照手冊(cè)中數(shù)據(jù)編輯標(biāo)準(zhǔn)以及實(shí)際情況, 對(duì)測(cè)高數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾, 剔除損壞、丟失或標(biāo)記的數(shù)據(jù)。

1.2.2 多源衛(wèi)星測(cè)高基準(zhǔn)統(tǒng)一

不同衛(wèi)星采用的參考橢球體和參考框架存在差異, 在聯(lián)合計(jì)算前, 需要對(duì)多源衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)進(jìn)行基準(zhǔn)統(tǒng)一[21]。

參考橢球是地球非球形形狀的一階定義, 不同的測(cè)高衛(wèi)星, 參考橢圓體的相關(guān)參數(shù)不盡相同, 會(huì)導(dǎo)致觀測(cè)數(shù)值出現(xiàn)約70 cm的差異, 因而必須將各衛(wèi)星采用的參考橢球體轉(zhuǎn)換至同一參考橢球中, 本文使用精度較高的Jason-2橢球參數(shù)作為統(tǒng)一基準(zhǔn)。各測(cè)高衛(wèi)星的參考橢球參數(shù)如表2所示。

表2 測(cè)高衛(wèi)星的參考橢球參數(shù)

計(jì)算公式為:

經(jīng)過上述過程, 便可計(jì)算得到多源衛(wèi)星高度計(jì)參考橢球統(tǒng)一后的海面高度修正數(shù)據(jù)。

衛(wèi)星軌道以及測(cè)高數(shù)據(jù)的精確度, 在一定程度上取決于確定軌道的地球參考框架。將多源衛(wèi)星進(jìn)行參考框架的統(tǒng)一, 不僅可以消除一定的系統(tǒng)誤差, 還可以消除可能存在的長(zhǎng)波部分信號(hào)差異[22]。與參考橢球統(tǒng)一過程一致, 使用精度較高的Jason-2作為框架統(tǒng)一基準(zhǔn)。

通常采用的框架模型為:

=MSS+Δcoscos+Δcossin+Δsin+. (4)

對(duì)于某一網(wǎng)格點(diǎn),是為衛(wèi)星測(cè)得海面高度,MSS是參考框架基準(zhǔn)下網(wǎng)格點(diǎn)平均海面高度,和是網(wǎng)格中心點(diǎn)經(jīng)緯度, Δ、Δ和Δ是偏移參數(shù),是整體偏移因子。利用最小二乘法, 計(jì)算出每個(gè)衛(wèi)星參考框架模型中的Δ、Δ、Δ和四個(gè)參數(shù), 本文涉及的衛(wèi)星四參數(shù)如表3所示。

表3 衛(wèi)星參考框架四參數(shù)

在完成參考橢球與參考框架統(tǒng)一后, 通過插值法, 計(jì)算AVISO平均海面高度產(chǎn)品CNES_CLS 2015 MSS與各衛(wèi)星實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中平均海面高度項(xiàng)不符值, 代入衛(wèi)星測(cè)高計(jì)算式(公式1), 進(jìn)而完成平均海面高度的統(tǒng)一。

1.2.3 測(cè)高數(shù)據(jù)網(wǎng)格化

實(shí)際操作中, 還需要對(duì)上述數(shù)據(jù)做進(jìn)一步處理, 以便得到網(wǎng)格化的衛(wèi)星測(cè)高時(shí)間序列數(shù)據(jù)。需要將東中國(guó)海劃分為0.1°×0.1°的網(wǎng)格, 將經(jīng)緯度位于某一網(wǎng)格范圍的測(cè)高數(shù)據(jù)置于該網(wǎng)格, 如圖2所示, 可以發(fā)現(xiàn)HY-2B與國(guó)外衛(wèi)星的29 a長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)可以遍布東中國(guó)海的各網(wǎng)格點(diǎn)。以T/P和Jason系列衛(wèi)星為例, 軌跡較為稀疏, 在東中國(guó)?？蓪?duì)12個(gè)潮汐調(diào)和分析的網(wǎng)格化位置點(diǎn)僅有3 266個(gè), 而本文加入HY-2B等國(guó)內(nèi)外衛(wèi)星數(shù)據(jù), 使得有效觀測(cè)點(diǎn)達(dá)到7 297個(gè), 增加123%, 有效提高了中國(guó)近海潮汐分布的空間分辨率。此方法比起傳統(tǒng)的沿軌跡分析優(yōu)勢(shì)在于: 無(wú)需剔除變軌過程中的數(shù)據(jù), 增加數(shù)據(jù)觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)及空間分辨率, 且后續(xù)存儲(chǔ)、計(jì)算更加便捷快速。

圖2 東中國(guó)海的測(cè)高數(shù)據(jù)網(wǎng)格點(diǎn)密集度分布

注: 中間白色代表無(wú)數(shù)據(jù)點(diǎn); 根據(jù)色條, 顏色表示0.1°×0.1°網(wǎng)格內(nèi)點(diǎn)的數(shù)據(jù)量; 灰色是陸地

1.2.4 潮汐調(diào)和分析

調(diào)和分析方法是利用平衡潮理論, 把任一點(diǎn)的潮位變化拆解為多個(gè)分潮疊加的形式, 并根據(jù)一定時(shí)期的潮汐實(shí)測(cè)資料, 計(jì)算出主要分潮的振幅和遲角(稱調(diào)和常數(shù)), 這樣根據(jù)主分潮的疊加擬合局地潮位變化序列, 就能準(zhǔn)確做出港灣或港口的潮汐預(yù)報(bào)。采用陳宗鏞[23]1990年完善的模型和分潮公式, 對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行潮汐調(diào)和分析, 得到12個(gè)分潮(O1、K1、Q1、P1、M2、S2、N2、K2、SA、SSa、Mm、Mf)的調(diào)和常數(shù)。潮高公式為:

1.2.5 誤差分析方法

為了驗(yàn)證以上方法調(diào)和分析結(jié)果的準(zhǔn)確性, 對(duì)比分析星下點(diǎn)潮汐調(diào)和常數(shù)與驗(yàn)潮站資料, 比較其均方根誤差, 對(duì)于某一分潮, 計(jì)算公式[22]為:

2 結(jié)果分析

本文首先將HY-2B衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)與同時(shí)段的Jason-3衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比, 驗(yàn)證了HY-2B衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)在潮汐信息提取方面的可靠性, 進(jìn)而將HY-2B與9顆國(guó)外衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù)統(tǒng)一基準(zhǔn), 共同計(jì)算, 得到東中國(guó)海域29 a長(zhǎng)時(shí)間序列的0.1°×0.1°較高空間分辨率網(wǎng)格化海面高度數(shù)據(jù)。然后對(duì)12個(gè)分潮進(jìn)行潮汐調(diào)和分析, 并將4個(gè)主要分潮的調(diào)和常數(shù)與驗(yàn)潮站資料和數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比, 驗(yàn)證以上方法合理, 結(jié)果可靠。通過與其他多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)計(jì)算的調(diào)和常數(shù)跟驗(yàn)潮站資料的比對(duì), 能夠發(fā)現(xiàn)加入HY-2B的10顆衛(wèi)星高度計(jì)反演潮汐結(jié)果具有更高的精確度。同時(shí)使用FVCOM模式結(jié)果對(duì)4個(gè)主要分潮調(diào)和常數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證, 分析得二者具有較強(qiáng)的相關(guān)性且結(jié)果具有準(zhǔn)確性。最后以東中國(guó)海和朝鮮半島西側(cè)同潮圖形式, 更加直觀體現(xiàn)HY-2B衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)與國(guó)外數(shù)據(jù)共同組成的近30 a時(shí)間序列對(duì)于潮汐信息提取的可靠性和準(zhǔn)確性。

2.1 HY-2B衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)在潮汐信息提取方面的可靠性

首先, 為檢驗(yàn)HY-2B衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)在潮汐信息提取方面的可靠性, 使用相同時(shí)間段(2018.11—2021.08) HY-2B與Jason-3的測(cè)高數(shù)據(jù), 分別計(jì)算得到地面軌跡交叉點(diǎn)處的調(diào)和常數(shù), 進(jìn)行對(duì)比。具體方法為: 采取與前人[27-31]一致的沿軌跡分析方法, 對(duì)測(cè)高衛(wèi)星在不同周期受環(huán)境影響而存在1～2 km偏差的重復(fù)軌道進(jìn)行重新確定位置等步驟, 得到重復(fù)軌道上不同時(shí)間序列的海面觀測(cè)值, 并通過二次多項(xiàng)式擬合等方法確定衛(wèi)星地面軌跡交點(diǎn)的位置, 軌跡和交叉點(diǎn)位置如圖3所示。

圖3 HY-2B與Jason-3的軌道交點(diǎn)位置圖

(藍(lán)色散點(diǎn)為HY-2B軌跡, 黑色散點(diǎn)為Jason-3軌跡, 紅色*為軌跡交叉點(diǎn), 灰色為陸地)

HY-2B衛(wèi)星是太陽(yáng)同步軌道, 其重復(fù)周期是S2分潮周期(12 h)的整數(shù)倍, 在該采樣規(guī)律下, 測(cè)得固定位置處S2分潮相位為常數(shù), 無(wú)法提取該分潮信息, 此外, 基于重復(fù)軌道衛(wèi)星采樣的潮汐混淆原理, HY-2B衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)時(shí)間序列不足3 a, 僅可分辨M2和O1分潮。因此僅對(duì)M2和O1兩個(gè)分潮的調(diào)和常數(shù)進(jìn)行對(duì)比, 平均偏差(A)、標(biāo)準(zhǔn)偏差(D)、均方根誤差(MSE)、散點(diǎn)指數(shù)(I)和相關(guān)系數(shù)()均顯示在圖片左上角, 其中, 點(diǎn)數(shù)表示兩衛(wèi)星軌跡交點(diǎn)數(shù)量。對(duì)比結(jié)果如圖4所示, 兩顆衛(wèi)星在交點(diǎn)處測(cè)得兩個(gè)分潮振幅M2-h、O1-h的I和分別為0.24、0.32和0.99、0.98, 兩個(gè)分潮遲角M2-g、O1-g的I和分別為0.03、0.14和0.99、0.98, 一致性較好。說明HY-2B數(shù)據(jù)在東中國(guó)海潮汐信息提取應(yīng)用達(dá)到了Jason-3的水準(zhǔn), 完全可以用來(lái)進(jìn)行潮汐分析。

圖4 HY-2B與Jason-3的調(diào)和分析結(jié)果對(duì)比圖

注: 藍(lán)色散點(diǎn)為調(diào)和常數(shù)計(jì)算值, 黑色直線是對(duì)角線

2.2 與驗(yàn)潮站對(duì)比

本文主要關(guān)注HY-2B與國(guó)外測(cè)高衛(wèi)星數(shù)據(jù)組成近30 a的網(wǎng)格化海面高度時(shí)間序列對(duì)潮汐信息提取的準(zhǔn)確性以及HY-2B數(shù)據(jù)對(duì)于東中國(guó)海潮汐分析的準(zhǔn)確度是否有提高, 故選取與HY-2B星下點(diǎn)經(jīng)緯度距離不超過0.3°的10個(gè)驗(yàn)潮站資料, 與衛(wèi)星測(cè)高結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。驗(yàn)潮站位置及HY-2B軌跡如圖5所示。

圖5 HY-2B軌道與其途徑的10個(gè)驗(yàn)潮站示意圖

注: 紅色散點(diǎn)為HY-2B軌跡, 藍(lán)色三角為驗(yàn)潮站, 灰色為陸地

表4 10顆國(guó)內(nèi)外衛(wèi)星提取的潮汐調(diào)和常數(shù)與驗(yàn)潮站資料的、和

2.3 與其他衛(wèi)星結(jié)果及潮汐模型對(duì)比

為了檢驗(yàn)本文研究結(jié)果的準(zhǔn)確性, 用同樣方法對(duì)僅使用國(guó)外9顆衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù)(以及T/P和Jason系列衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù)、歐空局ERS系列和ENVISAT衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù))分別進(jìn)行調(diào)和分析, 計(jì)算得到東中國(guó)海4個(gè)分潮調(diào)和常數(shù), 此外, 使用TPXO9潮汐模型的調(diào)和常數(shù)結(jié)果, 與上述10個(gè)驗(yàn)潮站進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果如表5—表9所示。

表5 國(guó)外9顆衛(wèi)星提取的潮汐調(diào)和常數(shù)與驗(yàn)潮站資料的、和

表6 T/P和Jason系列衛(wèi)星提取的潮汐調(diào)和常數(shù)與驗(yàn)潮站資料的、和

表7 ERS-1/2和ENVISAT衛(wèi)星提取的潮汐調(diào)和常數(shù)與驗(yàn)潮站資料的、和

表8 TPXO9潮汐模型的潮汐調(diào)和常數(shù)與驗(yàn)潮站資料的、和

特別注意的是, 對(duì)于歐空局的ERS-1/2和ENVISAT衛(wèi)星, 重復(fù)周期35 d, 正好是S2分潮周期(12 h)的整數(shù)倍。故在某一星下點(diǎn), 測(cè)高衛(wèi)星在每一個(gè)周期獲得的S2分潮相位相同, 無(wú)法計(jì)算調(diào)和常數(shù)。此外, 基于重復(fù)軌道衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù)的潮汐高頻混淆問題, 利用調(diào)和分析方法分離分潮K1與長(zhǎng)周期分潮SA需要萬(wàn)年以上的時(shí)間序列[12], 因而僅比較M2和O1。

相對(duì)于僅使用國(guó)外衛(wèi)星數(shù)據(jù), 將HY-2B與國(guó)外衛(wèi)星高度計(jì)共同進(jìn)行潮汐調(diào)和分析, 結(jié)果的準(zhǔn)確性有所提升, M2與O1分潮與驗(yàn)潮站數(shù)據(jù)誤差較小, S2分潮誤差較使用T/P和Jason系列衛(wèi)星高度計(jì)調(diào)和分析結(jié)果大, 但與不使用HY-2B衛(wèi)星結(jié)果差距不大, 猜測(cè)原因?yàn)槌齌/P和Jason系列衛(wèi)星外, 其余衛(wèi)星周期均是S2分潮周期的整數(shù)倍, 分離潮汐混淆現(xiàn)象存在一定困難。而TPXO9潮汐模型結(jié)果在東中國(guó)海沿岸附近的精度較差。經(jīng)過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn), 使用HY-2B衛(wèi)星數(shù)據(jù)后, 潮汐信息提取的準(zhǔn)確度有所增加, 其中全日潮有較大改善。比起僅使用國(guó)外衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù), HY-2B的加入, 使得K1分潮向量均方根誤差降低19.93%, O1分潮向量均方根誤差降低17.35%, 4個(gè)主要分潮總體均方根誤差降低3.5%。上述結(jié)果表明, HY-2B與國(guó)外衛(wèi)星高度計(jì)的數(shù)據(jù)對(duì)東中國(guó)海潮汐進(jìn)行調(diào)和分析結(jié)果是具有更高的準(zhǔn)確性。

表9 以上方案結(jié)果的

2.4 與FVCOM模式結(jié)果對(duì)比

為進(jìn)一步驗(yàn)證結(jié)果的準(zhǔn)確性, 利用東中國(guó)海FVCOM模式M2、S2、K1、O1分潮調(diào)和常數(shù)對(duì)加入HY-2B后的10顆衛(wèi)星高度計(jì)反演潮汐結(jié)果進(jìn)行比較, 散點(diǎn)對(duì)比分析如圖6所示?？梢钥吹? 模式與測(cè)高衛(wèi)星反演4個(gè)主要分潮調(diào)和常數(shù)結(jié)果具有很強(qiáng)的相關(guān)性。此外, 4個(gè)主要分潮振幅M2-h、S2-h、K1-h、O1-h均方根誤差分別為5.35 cm、3.77 cm、1.64 cm和1.05 cm; 4個(gè)主要分潮遲角M2-g、S2-g、K1-g、O1-g均方根誤差分別為4.82°、6.09°、5.52°和5.65°, 可計(jì)算得分潮總體均方根誤差為8.68。直觀體現(xiàn)出加入HY-2B后的10顆衛(wèi)星高度計(jì)對(duì)東中國(guó)海潮汐進(jìn)行調(diào)和分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.5 東中國(guó)海4個(gè)主要分潮同潮圖

上述結(jié)果已經(jīng)可以說明本文研究的可靠性與準(zhǔn)確性, 為了更直觀的體現(xiàn), 做出東中國(guó)海M2、S2、K1、O1四個(gè)主要分潮的同潮圖, 如圖7所示。其中, 半日潮M2、S2具有一定的相似性, 在朝鮮半島西側(cè)變化比較劇烈, 山東半島東側(cè)海域、黃海及朝鮮半島東南側(cè)海域均存在無(wú)潮點(diǎn), 黃海無(wú)潮點(diǎn)位于振幅形成的橢圓中心偏西側(cè); 全日潮K1、O1也具有一定的相似性, 在渤海和黃海均存在無(wú)潮點(diǎn), 黃海無(wú)潮點(diǎn)與振幅近似同心圓, 以無(wú)潮點(diǎn)為中心, 隨著遠(yuǎn)離無(wú)潮點(diǎn), 振幅增大。

圖6 10顆國(guó)內(nèi)外衛(wèi)星提取的潮汐調(diào)和常數(shù)與FVCOM模式結(jié)果對(duì)比圖

注: 橫縱坐標(biāo)分別為模式與本文多源衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)結(jié)果, 藍(lán)色散點(diǎn)為計(jì)算值

由同潮圖可看出, 整體情況與已有研究結(jié)果一致[3, 5-6, 8, 11], 東海及朝鮮半島附近海域無(wú)潮點(diǎn)位置較為準(zhǔn)確, 渤海及黃海部分海域存在一定偏差, 可能的原因包括: 1) 淺水分潮(M4、M6和MS4等)在水深較淺的渤黃海均有重要影響; 2) 作為一個(gè)半封閉海域, 渤海的海洋環(huán)境較為復(fù)雜, 潮汐空間變化較大, 但經(jīng)地球物理校正和質(zhì)量控制的測(cè)高衛(wèi)星數(shù)據(jù)較少, 且空間分辨率較低, 就會(huì)導(dǎo)致潮汐調(diào)和分析結(jié)果不夠理想。

2.6 朝鮮半島西側(cè)同潮圖對(duì)比

朝鮮半島西側(cè)海域地形復(fù)雜多變, 存在較大振幅。通過對(duì)比HY-2B衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)的使用與否情況下半日潮同潮圖, 如圖8所示, 可以看出, 當(dāng)使用HY-2B參與潮汐信息提取時(shí), M2分潮可識(shí)別出2.1 m的等振幅線, S2分潮可識(shí)別0.75 m的等振幅線, 與宋澤坤等[32]應(yīng)用MIKE數(shù)值模擬得到的同潮圖(該模式結(jié)果通過驗(yàn)潮站精度檢驗(yàn), 具有可靠性)相符, 優(yōu)于不使用HY-2B衛(wèi)星數(shù)據(jù)計(jì)算的潮汐結(jié)果。

3 結(jié)論

自HY-2B衛(wèi)星于2018年10月成功運(yùn)行以來(lái), 我國(guó)首顆業(yè)務(wù)化高度計(jì)已經(jīng)可用來(lái)實(shí)現(xiàn)中國(guó)近海高分辨率潮汐信息的提取。首先, 為驗(yàn)證HY-2B獲取潮汐調(diào)和常數(shù)的能力, 通過將HY-2B與同時(shí)段Jason-3衛(wèi)星軌道交點(diǎn)處潮汐調(diào)和分析結(jié)果對(duì)比, 證明了我國(guó)HY-2B能獲取與Jason-3一致性較好的調(diào)和常數(shù), 可認(rèn)為在潮汐信息提取應(yīng)用方面, HY-2B與Jason-3衛(wèi)星具有同樣高的水準(zhǔn)。然后, 使用HY-2B及9顆國(guó)外衛(wèi)星高度計(jì)近30 a時(shí)間序列測(cè)高數(shù)據(jù), 構(gòu)成東中國(guó)海域空間分辨率為0.1°×0.1°的網(wǎng)格化海面高度數(shù)據(jù), 并對(duì)渤海、黃海和東海12個(gè)分潮(O1、K1、Q1、P1、M2、S2、N2、K2、SA、SSa、Mm、Mf)進(jìn)行了調(diào)和分析。為了減少地球物理和環(huán)境誤差的噪聲影響, 對(duì)衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)進(jìn)行了預(yù)處理與質(zhì)量控制; 為了將不同衛(wèi)星進(jìn)行基準(zhǔn)統(tǒng)一, 對(duì)預(yù)處理后的測(cè)高數(shù)據(jù)進(jìn)行參考橢球、參考框架和平均海平面的統(tǒng)一。最終, 將計(jì)算提取的分潮調(diào)和常數(shù)與驗(yàn)潮站資料和FVCOM模式結(jié)果進(jìn)行比較并繪制了4個(gè)主要分潮的同潮圖。

圖7 東中國(guó)海M2、S2、K1、O1同潮圖

注: 黑色實(shí)線是分潮遲角等值線/°, 虛線是分潮振幅等值線/cm, 灰色為陸地

將多源衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù)獲取的調(diào)和常數(shù)與驗(yàn)潮站資料進(jìn)行對(duì)比, 得到M2、S2、K1、O1振幅均方根誤差分別為5.08 cm、4.33 cm、2.39 cm、2.18 cm, 遲角均方根誤差分別為4.95°、5.34°、5.33°、4.28°, 向量均方根誤差分別為6.74 cm、3.98 cm、2.37 cm、1.81 cm, 總體均方根誤差為8.32 cm。與其他提取潮汐信息方案(僅9顆國(guó)外衛(wèi)星高度及數(shù)據(jù)融合、T/P和Jason系列衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù)、歐空局ERS系列和ENVISAT衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù)和TPXO9潮汐模型)跟驗(yàn)潮站調(diào)和常數(shù)相比結(jié)果, 可以發(fā)現(xiàn), HY-2B衛(wèi)星數(shù)據(jù)的使用, 使得潮汐信息提取的準(zhǔn)確度有所增加, 其中全日潮的改善較大, K1分潮向量均方根誤差存在19.93%的降低, O1分潮向量均方根誤差存在17.35%的降低, 而4個(gè)主要分潮總體的均方根誤差降低3.5%, 具有更高的準(zhǔn)確性。此外, 將加入HY-2B后的10顆衛(wèi)星高度計(jì)反演潮汐與FVCOM模式結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析, 發(fā)現(xiàn)4個(gè)主要分潮調(diào)和常數(shù)均有較強(qiáng)的相關(guān)性, 4個(gè)主要分潮振幅均方根誤差分別為6.10 cm、3.77 cm、1.31 cm和1.05 cm; 遲角均方根誤差分別為4.82°、7.13°、5.58°和5.65°, 總體均方根誤差為9.19。進(jìn)一步驗(yàn)證結(jié)果準(zhǔn)確性。4個(gè)主要分潮的同潮圖也對(duì)上述結(jié)果有了更加直觀的體現(xiàn)。結(jié)合半日潮在朝鮮半島西側(cè)海域的同潮圖, 可以發(fā)現(xiàn)使用HY-2B衛(wèi)星數(shù)據(jù)與否, 識(shí)別出的最大等振幅線有所不同, 比起不使用HY-2B衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù), 本文采用HY-2B與國(guó)外多源衛(wèi)星共同計(jì)算的結(jié)果更好, 能識(shí)別出2.1 m的M2分潮與0.75 m的S2分潮最大等振幅線, 與MIKE模式的同潮圖結(jié)果更相符合。

圖8 朝鮮半島西側(cè)M2、S2同潮圖對(duì)比圖

注: 黑色實(shí)線是分潮遲角等值線/°, 虛線是分潮振幅等值線/cm, 灰色為陸地

此外, 在衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)讀取時(shí), 采用網(wǎng)格化的方法進(jìn)行存儲(chǔ)與處理, 這與我國(guó)海洋衛(wèi)星組網(wǎng)觀測(cè)相對(duì)應(yīng)。因?yàn)镠Y-2C/2D衛(wèi)星與以往太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星不同, 為傾斜軌道衛(wèi)星, 不適用傳統(tǒng)的共線處理, 本文采用的網(wǎng)格化方法可以完整有效地處理衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù), 并使得后續(xù)應(yīng)用計(jì)算過程更加快捷, 經(jīng)過今后幾年的連續(xù)觀測(cè), 海洋潮汐分析結(jié)果精度和空間分辨率將更高。

致謝: 自然資源部國(guó)家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心、NASA和CNES提供的衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù); 自然資源部第一海洋研究所滕飛提供的FVCOM模式結(jié)果, 特表謝忱！

[1] 何宜軍, 陳戈, 郭佩芳, 等. 高度計(jì)海洋遙感研究與應(yīng)用[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2002: 1-10.

HE Yijun, CHEN Ge, GUO Peifang, et al. Altimeter marine remote sensing research and application[M]. Beijing: Science Press, 2002: 1-10.

[2] MAZZEGA P, BERGé M. Ocean tides in the Asian semienclosed seas from TOPEX/Poseidon[J]. Journal of Geophysical Research Oceans, 1994, 99(C12): 24867- 24881.

[3] Yanagi T, Morimoto A, Ichikawa K. Co-tidal and co-range charts for the East China Sea and the Yel-low Sea derived from satellite altimetric data[J]. Jour-nal of Oceanography, 1997, 53(3): 303-309.

[4] TEAGUE W J, PISTEK P, JACOBS G A. Evaluation of tides from TOPEX/Poseidon in the Bohai and Yellow Seas[J]. Journal of atmospheric and oceanic technology, 2000, 17(5): 679-697.

[5] 董曉軍, 馬繼瑞, 黃珹, 等. 利用TOPEX/Poseidon衛(wèi)星高度計(jì)資料提取黃海、東海潮汐信息的研究[J]. 海洋與湖沼, 2002, 33(4): 386-392.

DONG Xiaojun, MA Jirui, HUANG Cheng, et al. Tidal information of the Yellow and East china seas from TOPEX/Poseidon satellite altimetric data[J]. Oceano-logia et Limnologia Sinica, 2002, 33(4): 386-392.

[6] Fang G H, Wang Y G, Wei Z X, et al. Empirical cotidal charts of the Bohai, Yellow, and East China Seas from 10 years of TOPEX/Poseidon altimetry[J]. Journal of Geophysical Research, 2004, 109(C11): 2484-2497.

[7] Zhang J C, Lu X Q. On the simulation of M2 tide in the Bohai, Yellow, and East China Seas with TOPEX/ Poseidon altimeter data[J]. Terrestrial Atmospheric and Oceanic Sciences, 2008, 19(1/2): 173-181.

[8] 方國(guó)洪, 王永剛, 魏澤勛, 等. 中國(guó)近海與鄰近大洋衛(wèi)星高度計(jì)資料的潮汐分析[C]. 中國(guó)海洋湖沼學(xué)會(huì)水文氣象分會(huì), 青島, 海洋湖沼學(xué)會(huì)2007年學(xué)術(shù)研討會(huì), 2007.

FANG Guohong, WANG Yonggang, WEI Zexun, et al. Tidal analysis of satellite altimeter data in offshore China and adjacent oceans[C]. Chinese Society for Ocea-no-logy and Limnology Hydro-meteorological Branch, Qingdao, Chinese Society for Oceanology and Limnology 2007 Symposium, 2007.

[9] 仲昌維, 楊俊鋼. 基于T/P和Jason-1高度計(jì)數(shù)據(jù)的渤黃東海潮汐信息提取[J]. 海洋科學(xué), 2013, 37(10): 78-85.

ZHONG Changwei, YANG Jungang. Extraction of tidal information in the East China Sea, the Yellow Sea and the Bohai Sea based on T/P and Jason-1 altimeter data[J]. Marine Sciences, 2013, 37(10): 78-85.

[10] Cheng Y, Xu Q, Zhang Y. Tidal estimation from TOPEX/Poseidon, Jason primary, and interleaved missions in the Bohai, Yellow, and East China Seas[J]. Journal of Coastal Research, 2016, 32(4): 966-973.

[11] 劉旭華. 基于長(zhǎng)時(shí)序衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)渤黃東海潮汐信息提取研究[D]. 呼和浩特: 內(nèi)蒙古大學(xué), 2020.

LIU Xuhua. Extraction of tidal information in the Bo-hai, Yellow and East China Seas base on long time series altimeter data[D]. Hohhot: Inner Mongolia University, 2020.

[12] 李大煒, 李建成, 金濤勇. 基于ERS-2和ENVISAT測(cè)高衛(wèi)星提取西太平洋潮汐信息[J]. 大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué), 2018, 38(1): 24-27.

LI Dawei, LI Jiancheng, JIN Taoyong. Research on ocean tides derived from sun-synchronous satellite altimeter data[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 2018, 38(1): 24-27.

[13] WANG J B, XU H, YANG L, et al. Cross-calibrations of the HY-2B altimeter using Jason-3 satellite during the period of april 2019–september 2020[J]. Frontiers in Earth Science, 2021, 9: 647583-647600.

[14] 范長(zhǎng)新. 全球海潮模型最新進(jìn)展及在中國(guó)沿海精度評(píng)估[J]. 大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué), 2019, 39(5): 476-481.

FAN Changxin. Latest advances of global ocean tide models and their accuracy comparisons in coastal areas of China[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 2019, 39(5): 476-481.

[15] 馮興如, 楊德周, 尹寶樹. FVCOM在龍口海域潮汐潮流模擬中的應(yīng)用研究[J]. 海洋科學(xué), 2010, 34(6): 94-99.

FENG Xingru, YANG Dezhou, YIN Baoshu. Application of FVCOM in tidal modeling of the seas adjacent to Longkou City[J]. Marine Sciences, 2010, 34(6): 94-99.

[16] Teng F, Fang G H, Xu X Q. Effects of internal tidal dissipation and self-attraction and loading on semidiurnal tides in the Bohai Sea, Yellow Sea and East China Sea: a numerical study[J]. Journal of Oceanology and Limnology, 2017, 35(5): 987-1001.

[17] AVISO. Along-track Level-2+ (L2P) SLA Product Handbook for missions Jason-3, OSTM/Jason-2, Jason-1, SARAL/AltiKa, Crysoat-2, HaiYang-2A, ERS-1, ERS-2, ENVISAT, Geosat Follow On, TOPEX/Poseidon [EB/OL]. SALP-MU-P-EA-23150-CLS, 2020.

[18] AVISO. Along-track Level-2+ (L2P) SLA Sentinel-3 Product Handbook[EB/OL]. SALP-MU-P-EA-23014- CLS, 2020.

[19] NASA, CNES, JPL, NOAA, EUMUTSAT. Jason-3 Pro-ducts Handbook[EB/OL]. Iss: 1.5, 2018.

[20] ESA. ENVISAT ALTIMETRY Level 2 Product Handbook[EB/OL]. 2018.

[21] 張勝軍, 萬(wàn)劍華, 楊俊鋼. 基于多顆在軌高度計(jì)數(shù)據(jù)的中國(guó)近海平均海平面模型建立[J]. 海洋學(xué)報(bào), 2012, 34(6): 66-73.

ZHANG Shengjun, WAN Jianhua, YANG Jungang. Mean sea surface over China Sea derived from multi-satellites altimeter data in orbit[J]. Acta Oceanologica Sinica, 2012, 34(6): 66-73.

[22] 李大煒. 多源衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)確定海洋潮汐模型的研究[D]. 武漢: 武漢大學(xué), 2013.

LI Dawei. Research on ocean tides modeling using satellite altimetry[D]. Wuhan: Wuhan University, 2013.

[23] 陳宗鏞. 潮汐分析和推算的一種 j, v 模型[J]. 海洋學(xué)報(bào), 1990, 12(6): 693-703.

CHEN Zongyong. A j, v model for tidal analysis and projection[J]. Acta Oceanologica Sinica, 1990, 12(6): 693-703.

[24] PAN H D, LV X Q, WANG Y Y, et al. Exploration of tidal- fluvial interaction in the Columbia River estuary using S_TIDE[J]. Journal of Geophysical Research: Oceans, 2018, 123(9): 6598-6619.

[25] 李立, 吳日升, 李燕初, 等. TOPEX/Poseidon高度計(jì)淺海潮汐混淆的初步分析[J]. 海洋學(xué)報(bào), 1999, 21(3): 7-14.

LI Li, WU Risheng, LI Yanchu, et al. A preliminary analysis of shallow water tidal aliasing in TOPEX/ Poseidon altimetric data[J]. Acta Oceanologica Sinica, 1999, 21(3): 7-14.

[26] 呂咸青, 潘海東, 王雨哲. 潮汐調(diào)和分析方法的回顧與展望[J]. 海洋科學(xué), 2021, 45(11): 132-143.

LV Xianqing, PAN Haidong, WANG Yuzhe. Review and prospect of tidal harmonic analysis method[J]. Marine Sciences, 2021, 45(11): 132-143.

[27] ANDERSEN O B, WOODWORTH P L, FLATHER R A. Intercomparison of recent ocean tide models[J]. Journal of Geophysical Research, 1995, 100: 25261- 25282.

[28] 付延光, 周興華, 許軍, 等. 利用TOPEX/Poseidon和Jason-1高度計(jì)數(shù)據(jù)提取中國(guó)南海潮汐信息[J]. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào): 信息科學(xué)版, 2018, 43(6): 901-907.

FU Yanguang, ZHOU Xinghua, XV Jun, et al. Extraction of tidal information in the South China Sea based on TOPEX/Poseidon and Jason-1 altimeter data[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2018, 43(6): 901-907.

[29] 劉善偉, 李家軍, 萬(wàn)劍華, 等. 利用多代衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)計(jì)算中國(guó)近海及鄰域重力異常[J]. 海洋科學(xué), 2015, 39(12): 130-134.

LIU Shanwei, LI Jiajun, WAN Jianhua, et al. Calculation of gravity anomalies over China Sea and its vicinity based on multi-generation satellite altimetry data. Marine Sciences, 2015, 39(12): 130-134.

[30] 褚坤. Geosat高度計(jì)數(shù)據(jù)處理與南海重力異常反演精度評(píng)價(jià)[D]. 青島: 中國(guó)石油大學(xué)(華東), 2010.

CHU Kun. Geosat altimeter data processing and accuracy assessment on the inversion of gravity anomalies in the South Sea[D]. Qingdao: China University of Petroleum (East China), 2010.

[31] 張勝軍. 基于多星測(cè)高數(shù)據(jù)的中國(guó)近海及鄰域平均海平面模型建立及應(yīng)用研究[D]. 青島: 中國(guó)石油大學(xué)(華東), 2012.

ZHANG Shengjun. Mean sea surface model creation and application research over China Sea and its vicinity area derived from multi-satellites altimeter[D]. Qingdao: China University of Petroleum (East China), 2012.

[32] 宋澤坤, 俞亮亮, 向蕓蕓, 等. 渤、黃、東海8個(gè)主要分潮的數(shù)值模擬研究[J]. 海岸工程, 2016, 35(1): 16-23.

SONG Zekun, YU Liangliang, XIANG Yunyun, et al. A numerical simulation studt on eight major tidal components in the Bohai Sea, the Yellow Sea and the East China Sea[J]. Coastal Engineering. 2016, 35(1): 16-23.

Tidal information extraction in the East China Sea based on multisource satellite altimeter data in approximately 30 years

LI Qian-hui1, HE Yi-jun1, 2, LI Xiu-zhong1, 2, 3

(1. School of Marine Sciences, Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044, China; 2. Key Laboratory of Space Ocean Remote Sensing and Applications, National Satellite Ocean Application Service, Beijing 100081, China; 3. Nanjing Xinda Institute of Safety and Emergency Management, Nanjing 210044, China)

multisource satellite altimeter; East China Sea; tidal harmonic analysis; root mean square

Jan. 21, 2022

P733

A

1000-3096(2022)08-0001-14

10.11759/hykx20220121002

2022-01-21;

2022-04-10

新概念雷達(dá)海洋動(dòng)力參數(shù)遙感基礎(chǔ)理論及應(yīng)用研究(41620104003); 國(guó)家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心海洋衛(wèi)星業(yè)務(wù)應(yīng)用項(xiàng)目“中國(guó)近海潮汐數(shù)據(jù)處理軟件研制”; 國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金(41706202); 江蘇省研究生科研與實(shí)踐創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目SJKY19_0951

[New Concepts Remote Sensing of Radar Ocean Dynamics Parameters Basic Theory and Application Research, No. 41620104003; National Satellite Ocean Application Center Ocean Satellite Business Application Project “China Offshore Tidal Data Processing Software Development”; National Natural Science Foundation of China, No. 41706202; Jiangsu Graduate Research and Practice Innovation Project, No. SJKY19_0951]

李謙慧(1997—), 女, 河北平鄉(xiāng)人, 碩士研究生, 研究方向?yàn)楹Ｑ髿庀蠛秃Ｑ筮b感, E-mail: 519479070@qq. com; 何宜軍(1963—),通信作者, E-mail: yjhe@nuist.edu.cn

(本文編輯: 趙衛(wèi)紅)