海面地形
編輯海面地形或海面地形,也稱為海洋動態地形,是海洋表面的高低,類似于地形圖上描繪的地球陸地表面的丘陵和山谷。 這些變化以相對于地球大地水準面的平均海面高度 (SSH) 表示。 測量海洋表面地形的主要目的是了解大尺度的海洋環流。
時間變化
編輯未平均或瞬時海面高度 (SSH) 受月球和太陽作用于地球的潮汐力的影響最為明顯。 在更長的時間尺度上,SSH 受到海洋環流的影響。 通常,這些力導致的 SSH 異常與全球范圍內的平均值相差不到 ±1 米(3 英尺)。 其他影響包括溫度、鹽度、潮汐、波浪和大氣壓力負荷。 最慢和xxx的變化是由于大陸重新排列、海山形成和其他巖石重新分布引起的地球引力場(大地水準面)的變化。
由于地球引力場在年代際到百年時間尺度上相對穩定,海洋環流對SSH觀測變化的影響更為顯著。 在整個季節周期中,變暖、冷卻和地表風強迫模式的變化會影響環流并影響 SSH。 SSH 的變化可以通過衛星測高儀(例如 TOPEX/Poseidon)測量,并用于確定海平面上升和海洋蓄熱等特性。
應用
編輯海面地形用于繪制洋流圖,洋流以可預測的方式在海洋的丘陵和山谷周圍移動。 在北半球的山丘和南半球的山谷周圍發現了順時針方向的旋轉。 這是因為科里奧利效應。 相反,在北半球的山谷和南半球的丘陵周圍發現了逆時針方向的旋轉。
海面地形還用于了解海洋如何在全球范圍內移動熱量,這是地球氣候的重要組成部分,并用于監測全球海平面的變化。 數據的收集對于獲取有關海洋及其洋流的長期信息非常有用。 根據 NASA 科學,該數據還可用于提供對天氣、氣候、導航、漁業管理和海上作業的了解。 對這些數據的觀察用于研究海洋潮汐、環流和海洋所含的熱量。 這些觀測可以幫助預測天氣和地球氣候隨時間的短期和長期影響。
測量
編輯海面高度 (SSH) 是通過測高衛星使用橢球面作為參考面來計算的,它通過測量雷達脈沖的衛星到地面的往返時間來確定從衛星到目標表面的距離。 然后衛星測量其軌道高度與水面之間的距離。 由于海洋的深度不同,因此進行了近似。 由于均勻的表面水平,這使得能夠精確地獲取數據。 然后必須計算衛星相對于參考橢球的高度。 它是利用衛星的軌道參數和各種定位儀器計算出來的。 然而,橢球體不是地球重力場的等勢面,因此測量必須參考代表水流的表面,在本例中為大地水準面。 幾何高度(橢球)和正高(大地水準面)之間的轉換是從大地水準面模型執行的。海面高度是衛星相對于參考橢球的高度與高度計范圍之間的差值。 衛星向海洋表面發送微波脈沖。 上升到海洋表面和返回的脈沖的傳播時間提供了海面高度的數據。 在下圖中,您可以看到 Jason-1 衛星使用的測量系統。
衛星任務
編輯目前有九顆不同的衛星在計算地球海洋地形,Cryosat-2、SARAL、Jason-3、Sentinel-3A 和 Sentinel-3B、CFOSat、HY-2B 和 HY-2C,以及 Sentinel-6 Michael Freilich(也稱為 Jason -CS A)。 Jason-3 和 Sentinel-6 Michael Freilich 目前都在太空中串聯旋轉地球軌道。 它們相距約 330 公里。
海面地形可以從船上對深度溫度和鹽度的測量中得出。 然而,自 1992 年以來,一系列衛星測高任務,從 TOPEX/Poseidon 開始并繼續 Jason-1、Jason-2 衛星上的海洋表面地形測量任務、Jason-3 和現在的 Sentinel-6 Michael Freilich 測量了海面高度 直接地。 通過將這些測量與 NASA 的 Grace 和 ESA 的 GOCE 任務的重力測量相結合,科學家們可以確定海面地形,精確到幾厘米。
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