Mesoscale ocean variability signal recovered from altimeter data in the SW Atlantic Ocean: a comparison of orbit error correction in three Geosat data sets

ARTIGOS

Mesoscale ocean variability signal recovered from altimeter data in the SW Atlantic Ocean: a comparison of orbit error correction in three Geosat data sets

Gustavo Goni; Guillermo Podesta; Otis Brown; James Brown

Division of Metereology and Physical Oceanography, Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science, University of Miami (4600 Rickenbacker Causeway, Miami, Florida 33149-1098, USA)

ABSTRACT

Orbit error is one of the largest sources of uncertainty in studies of ocean dynamics using satellite altimeters. The sensitivity of GEOSAT mesoscale ocean variability estimates to altimeter orbit precision in the SW Atlantic is analyzed using three GEOSAT data sets derived from different orbit estimation methods: (a) the original GDR data set, which has the lowest orbit precision, (b) the GEM-T2 set, constructed from a much more precise orbital model, and (c) the Sirkes-Wunsch data set, derived from additional spectral analysis of the GEM-T2 data set. Differences among the data sets are investigated for two tracks in dynamically dissimilar regimes of the Southwestern Atlantic Ocean, by comparing: (a) distinctive features of the average power density spectra of the sea height residuals and (b) space-time diagrams of sea height residuals. The variability estimates produced by the three data sets are extremely similar in both regimes after removal of the time-dependent component of the orbit error using a quadratic fit. Our results indicate that altimeter orbit precision with appropriate processing plays only a minor role in studies of mesoscale ocean variability.

Descriptors: Altimetry, GEOSAT data sets, Orbit error, Mesoscale variability.

RESUMO

Erro orbital tem sido a principal fonte de incerteza no processamento de dados altimétricos. Recentes conjuntos de dados, baseados em modelos de predição orbital mais avançados c em novas metodologias de correção de erro, já foram capazes de reduzir o erro orbital de ate uma ordem de magnitude em comparação com os GDRs originais. Ncslc trabalho nós avaliamos os resultados dessas melhores eslimativas na descrição da variabilidade "meso- escalar" na parte sudoeste do oceano Atlântico Sul. Comparamos resultados obtidos cm tres conjuntos de dados: os GDRs originais c os conjuntos de dados GEM-T2 c Sirkes-Wunsch. Para garantir a "sensibilidade" das estimativas dc variabilidade mcso-cscalar quanto às mudanças na precisão orbital, utilizamos as mesmas "correções ambientais" c o mesmo método dc processamento de dados no tratamento dos três conjuntos dc dados. Para investigar as possíveis diferenças entre os valores de variabilidade meso-escalar produzidos pelos tres conjuntos dc dados utilizamos as características espectrais dos residuais de "amplitude do mar" obtidas antes c depois da remoção do erro orbital "dependente" do tempo. O fato da componente mcso-cscalar do espectro quase não ter sido afetada pela remoção do maior comprimento de onda do sinal (o que corresponde principalmente ao erro orbital) sugere que muito pouco do sinal meso-escalar foi realmente removido através deste processo. Um "pico" menor no espectro da "faixa" B confirma uma variabilidade oceânica local menor com respeito à faixa A. Uma análise mais profunda demonstra que, após a remoção do erro orbital, os residuais de amplitude do mar são incrivelmente similares entre os três conjuntos de dados para uma determinada faixa. Tal resultado sugere que a precisão orbital contribui apenas parcialmente para o estudo da variabilidade meso-escalar oceânica. Esta conclusão só é válida se o erro orbital dependente do tempo puder ser removido sem se remover simultaneamente uma porção excessiva do sinal meso-escalar. Nossos resultados sugerem que estudos de variabilidade mesoescalar não requerem dados dc órbita altimótrica extremamente precisos. Além disso, apesar deste trabalho só analisar dados do GEOSAT do oceano Atlântico Sul, acredita-se que tal resultado possa ser extrapolado para outras regiões do mar. Isto é devido às características espectrais do erro orbital dependente do tempo c à possibilidade de remoção deste erro sem remoção de grande parle do sinal meso-escalar oceânico. Estes resultados, contudo, não significam que não se deva tentar obter valores orbitais mais precisos. Pelo contrário, tal melhoramento pode ser capaz de levar à eliminação dc algumas das limitações atualmente existentes na utilização dc dados altimétricos. Por exemplo, estimativas dc órbita do GEOSAT mais precisas nos permitiriam estudar a variabilidade oceânica cm larga escala e, através de uma melhor compreensão do geoide, nos auxiliariam no estudo da circulação oceânica "meso e largoescalar" geral.

Descritores: Altimetria, Conjunto de dados de GEOSAT, Erro orbital, Variabilidade mesoescalar.

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Acknowledgements

This work was partially supported by NASA grant NAGW-273 (GJG, OBB) NFS grant OCE9102112 (GPP), NASA grant NAS5-31361, ONR grant N0001489J1144 (OBB, GJG, JWB), and NASA grant NAS5-31362(JWB).

We would like to thank Dr Ziv Sirkes (INO) and Dr Don Collins (NOAA/NODC) for providing the data sets used in this study. We greatly appreciate the help provied by Mr. Angel Li and Ms. Joanie Splain during the early processing of the GEOSAT data, by Dr Donald Olson for his comments on the manuscript, and by Aline Kroger for the help in translating the abstract into Portuguese. The comments provided by Dr Harry dc Ferrari for the spectral calculations are greatly appreciated. We also appreciate the suggestions by the anonymous reviewers. The GMT-System software, developed by P. Wessel (University of Hawaii) and W. Smith (University of California at San Diego), was used to generate all plots.

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Publication Dates

• Publication in this collection
  10 May 2012
• Date of issue
  1995