VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Спутниковая альтиметрия - это измерение высоты спутника относительно поверхности Земли по времени прохождения сигнала, посылаемого и получаемого после отражения от поверхности спутником. В основном альтиметрия служит для решения геодезических и гравиметрических задач, а именно - для определения гравитационного поля Земли и уточнения модели геоида.

H_g – высота геоида или эквипотенциальная поверхность гравитационного поля Земли;

H_orb – высота орбиты спутника;

H_alt – высота спутника над поверхностью моря;

H_ssh – высота морской поверхности с учетом ряда поправок (dH_i), связанных с прохождением радиосигнала через – атмосферу, инструментальными ошибками и состоянием подстилающей поверхности: H_ssh=H_orb – H_alt – Σ dH_i;

H_dt – динамическая топография отклонения морской поверхности относительно геоида: H_dt=H_ssh – H_g ;

Помимо этого спутниковая альтиметрия позволяет анализировать:

• амплитуду скорости приводного ветра;

• высоты волн;

• состояние подстилающей поверхности;

ОСНОВЫ МЕТОДА СПУТНИКОВОЙ АЛЬТИМЕТРИИ

Спутниковая альтиметрия относится к одному из активных методов дистанционного зондирования поверхности с борта космического аппарата. По времени возврата зондирующего радиоимпульса рассчитывается расстояние от спутника до подстилающей поверхности, что позволяет определить высоту морской поверхности.

Диаметр сегмента подстилающей поверхности, с которого происходит отражение радиоимпульса, зависит от частота его повторения. Для спутников TOPEX/Poseidon и Jason-1 для одиночного импульса при τ = 0.2 нс он получается равным Ds = 2.54 км, а его площадь составляет 5.05 км2, что значительно меньше максимальной величины определяемой конструкцией альтиметра (Ds = 48.1 км).

После касания зондирующим импульсом подстилающей поверхности происходит расширение сегмента, с которого происходит отражение, с последующим вырождением его до кольца, середину которого занимает отраженный сигнал от следующего импульса.

Зависимость формы и площади сегмента подстилающей поверхности, с которого отражается зондирующий импульс альтиметра от времени.

Спутник движется по орбите со скоростью 5.8 км/с вдоль трека. При таком осреднении с интервалами осреднения 1, 0.1 и 0.05 с суммарная площадь, с которой получена информация соответственно составляет 19.75, 6.52 и 5.78 км².

Изменение площади сегмента подстилающей поверхности, с которого поступает информация, за счет осреднения.

ОСНОВНЫЕ ПОПРАВКИ

На прохождение радиоимпульса альтиметра сильно влияет состояние атмосферы, которое выражается в увеличении времени возврата зондирующего сигнала, что приводит к ошибке определения положения спутника над поверхностью океана. Явление рефракции радиоимпульса в атмосфере можно разделить на следующие виды:

1)рассеяние молекулами воздуха, в первую очередь обусловленное наличием молекул кислорода в составе атмосферы (поправка на «сухую» тропосферу);

2)поглощение водяным паром и облаками (поправка на влажность);

3)рассеяние на свободных электронах в ионосфере (ионосферная поправка).

Дополнительные поправки, обязательные для учета при обработке данных:

поправка на состояние подстилающей поверхности, которая зависит от высоты волны и скорости ветра,

инструментальная поправка,

поправка на отклонении антенны альтиметра от положения надира.

Геофизические поправки:

• поправка обратного барометра,

• приливные поправки.

СТРУКТУРА БАЗЫ ДАННЫХ СПУТНИКОВОЙ АЛЬТИМЕТРИИ

Структура большинства баз данных спутниковой альтиметрии состоит из следующих групп:

• пространственно-временное положение спутника;

• высота спутника над подстилающей поверхностью;

• поправки, влияющие на время возврата зондирующего импульса (инструментальная поправка, поправка на состояние подстилающей поверхности, поправки на влияние окружающей среды);

• результаты анализа формы отраженного импульса (значимая высота ветровых волн, коэффициент обратного рассеяния, модуль скорости приводного ветра);

• дополнительная геофизическая информация (поправка обратного барометра, высоты геоида и средней морской поверхности, высоты приливов — морского, солнечного, твердой Земли и полюсного, данные батиметрии).

Часть информации получается в результате обработки исходных данных полученных с борта ИСЗ, другая — как результат модельных расчетов.

Литература:

1. Н.П. Грушинский Теория фигуры Земли

2. С. А. Лебедев Основы спутниковой альтиметрии

3. А.В. Елагин ТЕОРИЯ ФИГУРЫ ЗЕМЛИ

4. http://knowledge.allbest.ru/physics/3c0b65625a2bc69a4c53b89521306c27_0.html

Код для цитирования: Скопировать