CSR mascon产品深度解析

1. GRACE球谐系数方法的不足

对于地球重力场的应用问题，我们需求高时空分辨率和信噪比，而GRACE较低的空间分辨率成为限制其发展的一个重要因素。由万有引力定律可知，引力随着距离的平方衰减。这种衰减还依赖于波长，即随着距离的增加，短波引力异常比长波场衰减得更为迅速（The National Council, 1997）。轨道高度上的卫星观测得到的信号相比于地表的重力信号，其经过衰减并且含有各类误差和噪声。为了恢复真实的地表重力信号，我们需要把卫星观测信号向下延拓，一般乘上衰减因子的倒数进行信号放大，以得到地表真实的重力信号。但是如此一来也放大了观测误差，导致高阶信号被污染。

2. GRACE mascon产品的优势

地球重力场模型通常以两种产品形式发布：球谐系数产品和Mascon产品。传统的球谐系数产品前期的数据预处理比较繁琐、使用不便。因而国际上提出了重力场mascon产品，它克服了球谐系数产品的不足，在产品中有效考虑了去除南北条带误差噪声、改正了泄露误差。目前国际上有JPL、CSR、GSFC三家机构发布mascon产品，本节主要介绍CSR发布的mascon产品。

3. CSR mascon产品的特点

CSR mascon产品空间分辨率为0.25°，让海陆边界有更好的划分，减少海陆泄露误差。其格网形状为测地线等面积的六边形，原始分辨率在赤道格网的宽度约为120 km。全球被划分为约41000个等面积的六边形格网，像一个足球，每一个格网面积为12400平方千米。但是注意的是，在小于200000平方千米的区域要慎用。

4.CSR mascon数据分析与下载读取

我们可以在CSR官网里面找到mascon产品 https://www2.csr.utexas.edu/grace/RL06_mascons.html

需要注意的是，The solutions with all the appropriate corrections applied (GAD, GIA, C20, C30, degree1, etc) in equi-angular grids.（此mascon产品应用了GAD、GIA、C20、C30改正，因而得到的产品是完全不需要任何的前期数据预处理的）。

CSR_GRACE_GRACE-FO_RL06_Mascons_all-corrections_v02.nc【此产品为经过数据处理的产品，直接读取即可】

我们注意到官网还提供了其他的一些数据产品来为高级用户使用，以恢复原始的数据。

主要是以下的数据产品：

GRACE GRACE-FO_Mascon grids (GSU)

GRACE GRACE-FO_C20 grids (MASCON_C20)

SLR C20 grids (SLR_C20)

GRACE-FO_C30 grids (MASCON_C20)

SLR C30 grids (SLR_C20)

degree 1 grids

GIA grids (GIA)

GAD grids (GAD)

主要的处理流程为：

CORRECTED_GRACE_MASCON = GSU - MASCON_C20 + SLR_C20 + DEG1 - GIA + GAD

在这个等式中，CORRECTED_GRACE_MASCON就是我们直接可以使用的格网产品【CSR_GRACE_GRACE-FO_RL06_Mascons_all-corrections_v02.nc】，如果你需要研究的对象需要考虑GIA效应，那那么你就需要回加GIA【GIA grids (GIA)】效应，注意CSR mascon产品使用的GIA模型为【A glacial isostatic adjustment (GIA) correction has been applied based on the model ICE6G-D; Peltier, W. R., D. F. Argus, and R. Drummond (2018) Comment on the paper by Purcell et al. 2016 entitled An assessment of ICE-6G_C (VM5a) glacial isostatic adjustment model, J. Geophys. Res. Solid Earth, 122】，如果你需要扣除其他的GIA模型，你也需要先回加CSR产品改正的ICE6G-D模型，再扣除其他GIA模型。

CORRECTED_GRACE-FO_MASCON = GSU - MASCON_C20 + SLR_C20 - MASCON_C30 + SLR_C30 + DEG1 - GIA + GAD

我们注意到，相比于GRACE模型，GRACE-FO数据多了【MASCON_C30 + SLR_C30】两个步骤，这是需要考虑的问题。

Please note that all the grids provided (including the corrected grids) are anomalies relative to 2004.0000 - 2009.999 mean baseline. If any user decides to undo any correction and apply their own corrections, they should compute the anomalies relative to the same mean baseline for their corrections before applying their corrections.

但是需要注意的是，由于CSR mascon扣除的背景场是2004.000-2009.999的平均值，因而如果要与其他的数据对比，也需要扣除同样的背景场。

此外。官网还提供了陆地和海洋的掩膜文件：

CSR_GRACE_GRACE-FO_RL06_Mascons_v02_LandMask.nc

CSR_GRACE_GRACE-FO_RL06_Mascons_v02_OceanMask.nc

海洋与陆地掩膜文件（有值为1，其他区域为0）
GSU模型计算的全球质量变化速率（包含GIA效应）

长江流域的质量变化时间序列：

参考资料：

1.张岚，毕业论文（2021）

2.https://www2.csr.utexas.edu/grace/RL06_mascons.html

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