GRACE Level-2 处理标准：地球重力恢复与气候实验

GRACE数据

GRACE-Level2

108 浏览量更新于2024-07-09 收藏 212KB PDF 举报

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"GRACE Level-2 Processing Standards Document_CSR.pdf" 是一份关于地球重力恢复与气候实验（Gravity Recovery and Climate Experiment，简称GRACE）的处理标准手册，由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的Center for Space Research（CSR）发布。这份文档详细描述了GRACE项目在Level-2产品Release 0006时的数据处理标准，主要涵盖了数据模型的开发、编码和验证。GRACE项目是一个联合德国GFZ（GeoForschungsZentrum Potsdam）和美国NASA进行的国际合作任务，旨在通过精确测量地球重力场的变化来研究地球的水资源、冰川、海洋和地壳运动。 GRACE项目的核心在于使用两颗同步卫星（GRACE A和GRACE B）来探测地球表面重力场的微小变化，这些变化可能由冰川融化、地下水位变化、海洋流动和地壳运动引起。Level-2数据处理是GRACE任务中的关键步骤，它将原始观测数据转化为科学可解读的重力场模型。此手册由Srinivas Bettadpur编写，他是GRACE的科学运营经理，负责解释和规范这个过程。文档中提到的Rev 5.0版本更新于2018年4月18日，包括了对时间标准（如TDT和GPS时间定义）的修正，以及一系列其他可能的改进和澄清。GRACE Level-2 Team负责模型的开发和编码工作，而Senior Research Scientist John Ries则进行了审查。整个项目由Byron D. Tapley（GRACE的首席研究员）批准，Frank Flechtner（GFZ的GRACE共同首席研究员）也参与其中。文档内容可能包括但不限于以下几点： 1. 数据采集和预处理：解释如何从卫星收集原始数据，并进行必要的校正和质量控制。 2. 重力场恢复算法：详细描述用于转换观测到的卫星轨道变化到地球重力场模型的数学方法，如Kaula闭合环理论和正常点法。 3. 噪声分析和误差源：识别并量化可能影响结果的噪声来源，如大气阻力、地球潮汐、卫星系统误差等。 4. 时间序列分析：讨论如何处理长时间内的数据，以揭示重力场随时间的变化趋势。 5. 产品格式和元数据：定义Level-2产品所包含的信息结构和描述。 6. 验证和质量评估：描述了验证处理结果的流程和标准，确保数据的准确性和可靠性。这份文档对于理解GRACE项目的科学成果和数据产品至关重要，对地球科学家、气候学家以及地理物理学家来说是重要的参考资料，帮助他们分析全球水循环、气候变化和地球动力学现象。

资源详情

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GRACE 327-742 (v 5.0 draft) Apr 18, 2018 Page 3 of 17

TABLE OF CONTENTS

GRAVITY RECOVERY AND CLIMATE EXPERIMENT .................................................................... 1

DOCUMENT CHANGE RECORD ............................................................................................................ 2

I INTRODUCTION............................................................................................................................... 4

I. 1 PURPOSE OF THE DOCUMENT ................................................................................................................ 4

I. 2 DOCUMENT CHANGE HISTORY ............................................................................................................. 4

I. 3 OVERVIEW OF DATA PROCESSING ........................................................................................................ 5

II ORBIT DYNAMICS MODELS ........................................................................................................ 7

II. 1 EQUATIONS OF MOTION ...................................................................................................................... 7

II.1.1 Time Systems ......................................................................................................................... 7

II.1.2 Reference Frames ................................................................................................................... 7

II. 2 GRAVITATIONAL ACCELERATIONS ...................................................................................................... 8

II.2.1 Mean Geopotential & Secular Changes .................................................................................. 8

II.2.2 Solid Earth Tides .................................................................................................................... 9

II.2.3 Ocean Tides ............................................................................................................................ 9

II.2.4 Atmosphere & Oceanic Variability .......................................................................................10

II.2.5 Solid Earth Pole Tide (Rotational Deformation) ...................................................................10

II.2.6 Ocean Pole Tide .....................................................................................................................11

II.2.7 N-Body Perturbations ............................................................................................................11

II.2.8 General Relativistic Perturbations .........................................................................................11

II. 3 NON-GRAVITATIONAL ACCELERATIONS ............................................................................................11

II. 4 EMPIRICAL ACCELERATIONS ..............................................................................................................12

II. 5 NUMERICAL INTEGRATION .................................................................................................................12

III EARTH & SATELLITE KINEMATICS ........................................................................................13

III. 1 EARTH ORIENTATION ........................................................................................................................13

III.1.1 Precession & Nutation ......................................................................................................13

III.1.2 Sidereal Rotation ...............................................................................................................13

III.1.3 Polar Motion .....................................................................................................................14

III. 2 STATION COORDINATES ....................................................................................................................14

III. 3 SATELLITE KINEMATICS ...................................................................................................................15

III.3.1 Rotation of Velocity Components .....................................................................................15

III.3.2 GRACE GPS Antenna Offset Model ................................................................................15

REFERENCES ............................................................................................................................................16

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