ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 2. С. 84-94

Построение композиционных карт температуры поверхности океана, ориентированных на сохранение термических структур

С.Е. Дьяков 1 , В.А. Качур 1 
1 Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, Владивосток, Россия

Одобрена к печати: 09.03.2016
DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-2-84-94 

В работе рассматриваются проблемы построения всепогодных композиционных карт температуры поверхности океана (ТПО) по спутниковым данным в инфракрасном и микроволновом диапазонах спектра. Предлагается подход к построению карт ТПО, ориентированных на сохранение термических фронтов. Данный подход использует робастные (медианные) оценки значений температуры по разнородным данным и применение процедур дополнительной статистической фильтрации облачности на исходных изображениях на основе карт пространственной и временной изменчивости значений ТПО. Описывается процедура построения карт пространственной и временной изменчивости. Рассматриваются особенности выбранного подхода, предлагается технология для его реализации. Проводится сравнение точности расчетов композиционных дневных и ночных карт ТПО на серии из 20 изображений за 2013 г. Показано, что очертания термических структур достаточно хорошо сохраняются на полученных однодневных и трехдневных композиционных картах, значимые систематические отклонения от данных непосредственных измерений отсутствуют, точность карт составляет 0,7°C, приводятся оценки точности однодневных композиционных карт.
Ключевые слова: температура поверхности океана, композиционные карты ТПО
Полный текст

Список литературы:

  1. Алексанин А.И., Алексанина М.Г., Загуменнов А.А. Построение уровенной поверхности моря по данным альтиметрических измерений и картам термических структур // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2007. Т. 1. № 4. С. 247–253.
  2. Алексанин А.И., Дьяков С.Е. Кросс-калибровка ИК-каналов спутника MTSAT-1R и алгоритм расчета температуры поверхности моря // Исследование Земли из космоса. 2010. № 5. C. 3–10.
  3. Алексанин А.И., Дьяков С.Е., Катаманов С.Н., Наумкин Ю.В. Технология обработки данных полярно-орбитальных спутников FY-1C/1D для мониторинга физических полей океана // Подводные исследования и робототехника. 2006. № 2. С. 82–91.
  4. Алексанин А.И., Загуменнов А.А. Автоматическое выделение вихрей океана и расчет их формы // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2008. Т. 5. № 2. С. 17-21.
  5. Алексанин А.И., Ким В. Компенсация влияния аппаратной функции радиометра AMSR-E на точность расчета TПO // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 2. С. 298–203.
  6. Алексанина М.Г. Автоматическое выделение поверхностных структур океана по инфракрасным данным спутников NOAA // Исслед. Земли из космоса. 1997. № 3. C. 44–51.
  7. Ackerman S.A., Strabala K.I., Menzel W.P., Frey R.A., Moeller C.C., Gumley L.E. Discriminating clear sky from clouds with MODIS // Journal of Geophysical Research: Atmospheres (1984–2012). 1998. Vol. 103. No. D24. Р. 32141–32157.
  8. Berk A., Anderson G.P., Bernstein L.S., Acharya P.K., Dothe H., Matthew M.W., Adler-Golden S.M., Chetwynd J.H. , Richtsmeier S.C., Pukall B., Allred C.L., Jeong L.S., Hoke M.L. MODTRAN4 radiative transfer modeling for atmospheric correction // SPIE's International Symposium on Optical Science, Engineering, and Instrumentation. International Society for Optics and Photonics, 1999. Р. 348–353.
  9. Casey K.S., Cornillo P. A comparison of satellite and in situ-based sea surface temperature climatologies // Journal of Climate. 1999. Vol. 12. No. 6. Р. 1848–1862.
  10. Donlon C., Robinson I., Casey K.S., Vazquez-Cuervo J., Armstrong E., Arino O., Gentemann C., May D., LeBorgne P., Piollé J., Barton I. J., Beggs H., Poulter D. J. S., Merchant C.J., Bingham A., Heinz S., Harris A., Wick G., Emery B., Minnett P., Evans R., Llewellyn-Jones D., Mutlow C., Reynolds R. W., Kawamura H., Rayner N. The global ocean data assimilation experiment high-resolution sea surface temperature pilot project // Bulletin of the American Meteorological Society. 2007. Vol. 88. No. 8. Р. 1197–1213.
  11. Katamanov S.N. Automatic navigation of one pixel accuracy for meteorological satellite imagery // Proc. 1st Russia and Pacific Conf. on Computer Technology and Applications. Vladivostok, Russia. 2010. P. 269–274.
  12. Kazansky A.V., Goncharenko I.A. Atmospheric correction of AVHRR imagery // Satellite Remote Sensing of the Oceanic Environment (Ch. 2.6.). Tokyo: Seibtsu Kenkyusha, 1993. Р. 56–63.
  13. Martin M., Dash P., Ignatov A., Banzon V., Beggs H., Brasnett B., Cayula J., Cummings J., Donlon C., Gentemann C., Grumbine R., Ishizaki S., Maturi E., Reynolds R.W., Roberts- Jones J. Group for High Resolution Sea Surface temperature (GHRSST) analysis fields inter-comparisons. Part 1: A GHRSST multi-product ensemble (GMPE) // Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2012. Vol. 77. Р. 21–30.
  14. May D.A., Parmeter M.M., Olszewski D.S., McKenzie B.D Operational processing of satellite sea surface temperature retrievals at the Naval Oceanographic Office // Bulletin of the American Meteorological Society. 1998. Vol. 79. No. 3. Р. 397–407.
  15. McMillin L. M., Crosby D. S. Theory and validation of the multiple window sea surface temperature technique // Journal of Geophysical Research: Oceans (1978–2012). 1984. Vol. 89. No. 3. Р. 3655–3661.
  16. Pichel W., Maturi E., Clemente-Colón P., Sapper J. Deriving the operational nonlinear multichannel sea surface temperature algorithm coefficients for NOAA-15 AVHRR/3 // International Journal of Remote Sensing. 2001. Vol. 22. No. 4. Р. 699–704.
  17. Reynolds R. W., Smith T. M. Improved global sea surface temperature analyses using optimum interpolation // Journal of climate. 1994. Vol. 7. No. 6. Р. 929–948.
  18. Sakaida F., Kawamura H., Takahashi S., Shimada T., Kawai Y., Hosoda K., Guan L. Research and development of the New Generation Sea Surface Temperature for Open Ocean (NGSST-O) product and its demonstration operation // Journal of oceanography. 2009. Vol. 65. No. 6. Р. 859–870.
  19. Chao Y., Li Z., Farrara J.D., Huang P.: Blended sea surface temperatures from multiple satellites and in-situ observations for coastal oceans // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2009. No. 26 (7), Р. 1435–1446.
  20. Shibata A. AMSR/AMSR-E algorithm development and data distribution // Proc. IGARSS 2000. Vol. 1. Р. 59–61.
  21. Shibata A., Imaoka K., Koike T. AMSR/AMSR-E level 2 and 3 algorithm developments and data validation plans of NASDA //Geoscience and Remote Sensing, IEEE Transactions on. 2003. Vol. 41. No. 2. Р. 195–203.
  22. Stowe L.L., Davis P., McClain E.P. Evaluating the CLAVR (clouds from AVHRR) phase I-cloud cover experimental product // Advances in Space Research. 1995. Vol. 16. No. 10. Р. 21–24.
  23. Walton C.C. Nonlinear multichannel algorithms for estimating sea surface temperature with AVHRR satellite data // Journal of Applied Meteorology. 1988. Vol. 27. No. 2. Р. 115–124.
  24. Walton C.C., Pichel W.G., Sapper J.F., May D.A. The development and operational application of nonlinear algorithms for the measurement of sea surface temperatures with the NOAA polar-orbiting environmental satellites // Journal of Geophysical Research: Oceans (1978–2012). 1998. Vol. 103. No. C12. Р. 27999–28012.