一年一度的国家自然科学基金马上又要提交了,科研宝宝们绞尽脑汁、想方设法、挖空心思地寻找新的研究思路,以求获得评审人的认可。是否有一个新的创意(IDEA)对于基金的成败至关重要,然而国内科学研究在一定程度上存在内卷化,不是那么容易获得新的思路,大批人挤在同一个独木桥上。
国内(大陆地区)既然如此,那么借鉴科研水平较高的国际同行的研究思路不失为一个有效的方法,今天我们对台湾省的科研基金做一个案例解读,并分享著名大地测量学专家黄金维教授的最新研究报告(公开),主题是“以雷达和SWOT合成孔径雷达测高推求南海高分辨率重力和海深”。
SWOT背景
由于传统高度计的噪声水平被限定在100km以上的空间分辨率,很难分辨亚中尺度的海洋信号,为了以更高的分辨率观测海洋现象,美国NASA/JPL和法国CNES于2009年正式提出SWOT干涉雷达高度计计划,经过十余年的论证和发展,SWOT计划于2022年发射。该卫星将利用干涉雷达测量技术,获得120km宽度刈幅的海面高度信息,使高度计观测中尺度、亚中尺度海洋现象成为可能,对于进一步研究海洋和全球气候变化的互相作用具有重大意义。
在推动物理海洋学进步的同时,SWOT也将在大地测量、陆地水测量、极地冰测量等领域提供高分辨率的测量数据。鉴于SWOT高度计计划处于国际前沿水平,因此以SWOT以及同类卫星高度计为主题的研究将是当下海洋遥感的一个热点趋势,以此为主题撰写基金可使资助率提高。
黄金维(C. Hwang)教授介绍
台湾交通大学终身讲座教授
最高学历:
美国俄亥俄州立大学 大地测量 博士
研究专长:
卫星大地测量、统计平差、卫星海洋学
以雷达和SWOT合成孔径雷达测高推求南海高分辨率重力和海深
本项目是黄教授2017-2019年度主持的一项台湾科技部补助专题研究计划。摘要如下:
SWOT(Surface Water and Ocean Topography)任务由美国和法国共同研发,预计于2021年发射,其搭载的最主要的酬载是Ka波段雷达干涉仪,它可以在两个宽度为50公里的刈幅上获得二维水面高。SWOT将会以1公里的分辨率观测海面高(sea surface heights,SSHs),以50公尺的分辨率观测陆地水高(land surface waterheights),并将首次提供高精度的海洋上和陆地上的水面高。在海洋上,SWOT观测到的海面高可以以前所未有的空间分辨率来获得海洋重力异常,以用于探测现有海洋重力场中未观测到的海山、断层和大洋中脊。为了研究SWOT在反演高频海洋重力的应用潜力和研发处理SWOT海面高观测值的新方法,本研究模拟了SWOT可观测到的高频的海面高,并反演得到重力异常和海深。在模拟过程中,本研究基于残余深度模型(residual depth model, RDM)的概念利用多波束深度反演得到东沙岛附近海域的高频残余海洋大地起伏。残余深度是真实多波束深度和参考深度之间的差异,后者是通过将前者平滑得到的。残余深度反演得到的残余海洋大地起伏与DTU18平均海水面模型结合用于仿真SWOT观测值。根据SWOT模拟误差的特点,本研究利用inverse Vening Meinesz (IVM) 和逆斯托克斯积分(inverse Stokes integral)两种方法来反演海洋重力异常,利用内政部提供的船测重力异常进行评估,结果表明SWOT可以在南海提供高质量的海洋重力异常。本研究采用重力地质法(gravitygeologic method, GGM)将南海海洋重力异常反演为海深, 利用内政部提供的多波束深度进行评估, 结果表明高频残余海洋大地起伏可以使反演得到的海深具有更多的细节和更高的精度。
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