多传感器卫星海表温度数据的印证与交叉比较

发布时间：2020-06-03 01:34

【摘要】： 遥感技术具有覆盖范围广、可对同一区域重复观测等特点,为全球海洋的观测研究提供了便利。卫星遥感对海洋表面温度( Sea Surface Temperature,SST)的观测精度是关系到全球气候预测的关键因素之一,不同的星载传感器具有不同的测量精度,显而易见,卫星SST数据的印证和不同SST数据集的之间的交叉印证工作是必不可少的,一方面可以提高不同传感器卫星SST反演产品的精度,促进数据产品的业务化应用,另一方面为SST数据融合、气候分析等工作提供一定的科学依据。本文工作主要对卫星SST数据在全球不同区域的相关印证分析研究进行了调研、综述,并以西北太平洋为研究的目标区域,使用2005年的多传感器卫星SST产品及相关现场实测数据,经过数据的预处理、质量控制、数据匹配等处理后,采用统计方法,比较分析了卫星数据集与现场实测的浮标数据的一致性、差值特征、不同数据集之间的差值特征和误差来源。 首先对多传感器卫星海表温度产品(Satellite SSTs)与现场实测浮标数据(BuoySST)进行了印证分析。中国海洋大学卫星地面站接收的NOAA/AVHRR卫星遥感数据的两种SST反演算法产品MCSST和NLSST分别在西北太平洋印证的结果如下:MCSST和NLSST都要比现场实测数据温度低,MCSST的年平均偏差(BuoySST-MCSST)白天和晚上分别是0.23°C、0.36°C,年标准偏差白天和晚上分别为0.88°C、0.93°C; NLSST的精度相比于MCSST有所提高,年平均偏差(BuoySST-NLSST)白天和晚上分别为0.04°C、0.25°C,年标准偏差变化不大,白天和晚上分别为0.87°C、0.93°C;对卫星天顶角小于45°的观测数据反演的NLSST的印证结果是年平均偏差白天和晚上分别为-0.16°C、0.13°C,年标准偏差也有所提高,白天和晚上分别为0.73°C、0.80°C,因此在SST的交叉印证中采用此数据集进行比较。对NOAA/NASA AVHRR Pathfinder SST(PFSST)、Aqua Terra/MODIS SSTs(AquaSST、TerraSST)及Aqua/AMSR-E SST这四种数据集分别与BuoySST印证的结果是年平均偏差(BuoySST-Satellite SSTs)分别为:PFSST的是-0.08°C/-0.08°C(白天/晚上,下同)、AquaSST的是-0.12°C/0.34°C、TerraSST的是0.00°C/0.11°C、AMSR-E SST的是-0.20°C/-0.18°C;年标准偏差分别为: PFSST的是0.60°C/0.68°C、AquaSST的是0.67°C/0.76°C、TerraSST的是0.69°C/0.74°C、AMSR-E SST的是0.64°C/0.67°C。结果表明红外数据集除MCSST、NLSST和AquaSST在晚上的年平均偏差明显较大外,其余数据集的年平均偏差都较小;AMSR-E SST总体比实测数据温度高。 其次对不同卫星SST数据集进行了交叉印证,分析了不同数据集之间的差值特征。总体上,卫星天顶角小于45°的观测数据反演的NLSST数据在晚上都要比其他数据集温度低,在白天比其他红外数据集温度高,AquaSST与NLSST的年平均偏差较小,AMSR-E SST与NLSST的年平均偏差最大;AMSR-E SST要比红外数据集温度高。从两两数据集差值的空间分布图中也可以看出PFSST与MODIS SSTs的两个数据集的一致性最好,除AquaSST晚上的数据外,标准偏差和平均偏差都比较低,没有明显的高正值和低负值的分布,且有一定的区域特征,季节性变化明显。不同的测量原理、不同的反演算法、不同的时空分辨率、不同大气状况的影响等都是误差的主要来源。 各传感器的算法反演的温度产品具有较好的一致性。在实际使用的过程中,有必要对AVHRR LAC SST数据进行进一步的云检测算法的改进和反演系数的订正工作;在多传感器海表温度的高精度应用中,如气候变化研究、海表温度数据融合,需要考虑不同传感器获取的海表温度的订正,以提供高精度的产品。
【图文】：

温度的测量表温度的定义表面的几米表层垂直温度的热结构状况非常复杂，由于海-空换、海洋环流等热力和动力过程影响，使用不同仪器测量由不同，测量深度不同，，得到的 SST 值可能不同，这对于卫星精确度的评测和校正带来一定的困难，可能带来不同的校源数据融合也引入一定误差。GHRSST-PP 科学研究组对此，对海洋表面根据深度进行了具体的分类，用不同的术语定温度，如图 2-1 所示晚上低风速状况下和白天强太阳辐射低想化的 SST 与 10m 深的温度差值的纵剖面图。

年的平均偏差为 0.17°C，标准偏差 0.91°C。1 为 MCSST、NLSST 数据分别与 BuoySST 数据印证的平均偏差（图 b）逐月的统计值和年均值的比较。a.标准偏差的逐月比较
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：P731.11

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