История развития

Развитие спутниковой альтиметрии условно можно разделить на три этапа:

Первый этап (с 1974 по 1980 г.) – это спутниковые программы SKYLAB-IV, GEOS-3 и SEASAT, связанные с исследованием потенциальной возможности использования спутниковой альтиметрии в геодезии. В целом можно констатировать, что в результате проведения испытаний и обработки данных альтиметрических измерений первых спутников спутниковая альтиметрия достигла уровня точности, при котором представляется возмож-

ным использование этих данных для решения практических задач: уточнения модели гравитационного поля Земли, расчета параметров приливов в океане, уточнения рельефа дна и динамики вод Мирового океана.

Второй этап (с 1985 по 1992 г.) – проведение целенаправленных спутниковых экспериментов GEOSAT и ГЕОИК для решения геодезических программ и исследования возможностей применения спутниковых альтиметрических измерений в других науках о Земле (например, в океанологии, гляциологии, гидрологии и т.д.).

В результате можно констатировать, что первый глобальный эксперимент – геодезическая программа спутника GEOSAT – был успешно выполнен. Совместно с данными предыдущих программ GEOS-3 и SEASAT ее результаты позволили уточнить модель гравитационного поля Земли, рассчитать аномалии силы тяжести и уточнить рельеф дна для акватории Мирового океана.

Изомаршрутная программа (программа, предполагающая повторяемость трасс в пределах ± 1 км через определенный период (цикл) времени спутника GEOSAT, по мнению многих специалистов, стала началом новой эры в развитии спутниковой океанологии. Именно она стала прообразом системы спутникового мониторинга поверхности Мирового океана.

Третий этап (с 1992 г. по настоящее время) – проведение постоянного мониторинга водной поверхности Мирового океана, окраинных и внутренних морей (спутники ERS-1/2, TOPEX/Poseidon, GFO-1, Jason-1/2, Envisat и др.), а также изучение полярных льдов и поверхности Земли (спутники ICESat и CryoSat-1/2).

Параметры орбит и общие характеристики перечисленных спутниковых миссий, а также основные характеристики размещенных на них альтиметров.

Спутниковая альтиметрия – это измерение высоты спутника относительно поверхности Земли по времени прохождения сигнала, посылаемого и получаемого после отражения от поверхности спутником.

Спутниковая альтиметрия в первую очередь призвана решать геодезические задачи: уточнение гравитационного поля Земли и формы морского геоида. Для изучения циркуляции океана по данным спутниковой альтиметрии определяют динамическую топографию поверхности океана, которая представляет собой высоту отклонения морской поверхности относительно геоида.

Рисунок 1. Принципиальная схема спутниковой альтиметрии

Отклонение уровня моря от его состояния покоя связано с градиентом давления, который в свою очередь влияет на океаническую циркуляцию. Значение, полученное альтиметром – это высота спутника над поверхностью (R). Вычитая её из высоты орбиты спутника, отсчитанной от референц-эллипсоида (O), получаем высоту уровня моря над референсэлипсоидом (SL).

SL = O – (R + A)

Где A отображает поправки, связанные с прохождением радиосигнала через атмосферу, приливами, инструментальные и орбитальные ошибки. Для океанографических же целей важной характеристикой является отклонение уровня моря от невозмущённого состояния (SSH). Пусть G – высота геоида или расстояние от референц-эллипсоида до геопотенциальной поверхности, отражающей невозмущённую поверхность океана, тогда

SHH = O – (R + A) – G

Часто высота геоида неизвестна или содержит существенные ошибки. Эти ошибки можно избежать если рассматривать изменения за промежуток времени или отклонения от средних значений. Таким образом аномалии уровня океана (SSHA) высчитываются по формуле:

SSHA = SSH – MDH = SL – (G + MDH)

Где MDH – значение динамической высоты или высота геоида расчитанная по средневременной океанической циркуляции.

Дата добавления: 2015-08-20