Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 3. С. 125-135
Валидация международных продуктов оперативного спутникового мониторинга температуры поверхности Черного моря по данным дрифтеров в холодное полугодие 2013-2014 гг.
Н.В. Михайлова
1 , Т.М. Баянкина
1 , С.В. Мотыжев
1 , М.В. Крыль
1 , А.П. Толстошеев
1 , Е.Г. Лунев
1 1 Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия
Одобрена к печати: 26.04.2016
DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-3-125-135
В работе выполнена валидация восьми международных продуктов оперативного спутникового мониторинга температуры поверхности моря c высоким пространственным разрешением: CMS_L3 (Франция), CNR (Италия), OSTIA (Великобритания), CMC (Канада), DMI (Дания), GAMSSA (Австралия), ODYSSEA (Франция), NOAA (США). Натурные измерения поверхностной температуры Черного моря осуществлялись автоматическими поверхностными свободно дрейфующими буями (дрифтерами) типа Iridium SVP-BTC80RTC/GPS. С целью устранения влияния ошибок, связанных с дневным прогревом поверхности, валидация проводилась по ночным измерениям температуры и в холодное полугодие – с ноября 2013 г. по март 2014 г. Наименьшую погрешность восстановления температуры поверхности Черного моря обеспечивают массивы OSTIA (среднее отклонение -0,14°C, среднеквадратическая ошибка 0,24°C), GAMSSA (среднее отклонение -0,05°C, среднеквадратическая ошибка 0,28°C) и CMC (среднее отклонение 0,06°C, среднеквадратическая ошибка 0,30°C). На точность восстановления температуры поверхности моря влияют как ошибки алгоритма восстановления, так и природные условия. Дистанционное зондирование районов со сложной гидрологической обстановкой (распреснение черноморских вод речными, установление и таяние льда) или аномальными атмосферными условиями (нетипичное вертикальное распределение или количество водяного пара) может сопровождаться значительными ошибками. Эффективность используемых методов идентификации облачности также имеет большое значение. Неполная фильтрация облачных пикселов в отдельных ситуациях ведет к частичной замене поверхностных температур облачными и, как следствие, отрицательному среднему отклонению.
Ключевые слова: Черное море, оперативный спутниковый мониторинг, температура поверхности моря, дрифтеры, валидация, ошибки восстановления
Полный текстСписок литературы:
- Баянкина Т.М., Воскресенская Е.Н., Ратнер Ю.Б. Исследование межгодовой изменчивости поля облачности в Черноморско-Средиземноморском регионе по данным спутниковых наблюдений // Системы контроля окружающей среды. 2011. Вып. 16. C. 226–235.
- Мотыжев С.В., Толстошеев А.П., Лунев Е.Г. Системы оперативных контактных наблюдений в прибрежной зоне // Мониторинг прибрежной зоны на Черноморском экспериментальном подспутниковом полигоне. Севастополь: Морской гидрофизический институт, 2014. С. 104–118.
- Мотыжев С.В., Лунев Е.Г., Толстошеев А.П. Развитие дрифтерных технологий и их внедрение в практику океанографических наблюдений в Черном море и Мировом океане // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2011. Вып. 24. С. 259–272.
- Наблюдение за рынком дунайского судоходства: итоги 2014 г. Дунайская комиссия, Будапешт, 2015. 24 с.
- Шутяев В.П., Лебедев С.А., Пармузин Е.И., Захарова Н.Б. Чувствительность оптимального решения задачи вариационного усвоения данных спутниковых наблюдений для модели термодинамики Балтийского моря // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 4. С. 17–30.
- Beggs H., Zhong A., Warren G., Alves O., Brassington G., Pugh T. RAMSSA – an operational, high-resolution, multi-sensor sea surface temperature analysis over the Australian region // Aust. Meteorol. Oceanogr. J. 2011. Vol. 61. P. 1–22.
- Bondar C. The Black Sea Level Variations and the River-Sea Interactions // Geo-Eco-Marina. 2007. 13. P. 43–50.
- Brasnett B. The impact of satellite retrievals in a global sea-surface-temperature analysis // Q. J. R. Meteorol. Soc. 2008. Vol. 134. P. 1745–1760.
- Buongiorno N.B., Tronconi C., Pisano A., Santoleri R. High and Ultra-High resolution processing of satellite Sea Surface Temperature data over Southern European Seas in the framework of MyOcean project // Rem. Sens. Env. 2013. Vol. 129. P. 1–16.
- Caruso C.M. Interactive Real-time Quality Control of Surface Marine Data at the National Centers for Environmental Prediction // DBCP Technical Document No.14. 1999. P. 123–130.
- Castro S.L., Wick G.A., Jackson D.L., Emery W.J. Error characterization of infrared and microwave satellite sea surface temperature products for merging and analysis // J. Geophys. Res. 2008. Vol. 113. C03010.
- Dash P., Ignatov A., Martin M., Donlon C., Brasnett B., Reynolds R.W., Banzon V., Beggs H., Cayula J.-F., Chao Y., Grumbine R., Maturi E., Harris A., Mittaz J., Sapper J., Chin T.M., Vazquez-Cuervo J., Armstrong E.M., Gentemann C., Cummings J., Piollé J.-F., Autret E., Roberts-Jones J., Ishizaki S., Høyer J.L., Poulter D. Group for High Resolution Sea Surface Temperature (GHRSST) analysis fields inter-comparisons – Part 2: Near real time web-based level 4 SST Quality Monitor (L4-SQUAM) // Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2012. Vol. 77–80. P. 31–43.
- Donlon C.J., Minnett P.J., Gentemann C., Nightingale T.J., Barton I.J., Ward B., Murray M.J. Toward improved validation of satellite sea surface skin temperature measurements for climate research // Journal of Climate. 2002. Vol. 15. P. 353–369.
- Donlon C.J., Martin M., Stark J., Roberts-Jones J., Fiedler E., Wimmer W. The Operational Sea Surface Temperature and Sea Ice Analysis (OSTIA) system // Remote Sens. Environ. 2012. Vol. 116. P. 140–158.
- Donlon C., Robinson I., Casey K.S., Vazquez-Cuervo J., Armstrong E., Arino O., Gentemann C., May D., LeBorgne P., Piolle J., Barton I., Beggs H., Poulter D.J.S., Merchant C., 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 // BAMS. 2007. Vol. 88. No. 8. P. 1197–1213.
- The Recommended GHRSST Data Specification (GDS) 2.0, Revision 5. 2012. 123 p. https://www.ghrsst.org/documents/q/category/gds-documents/operational/.
- Global Climate Observation System (GCOS) Report: Systematic observation requirements for satellite-based products for climate 2011 update: Supplemental details to the satellite-based component of the “Implementation plan for the global observing system for climate in support of the UNFCCC (2010 update)”. GCOS Rep. 2011. No. 154. 138 p.
- Høyer J.L., She J. Optimal interpolation of sea surface temperature for the North Sea and Baltic Sea // J. Mar. Sys. 2007. Vol. 65. No. 1–4. P. 176–189.
- Newman S.M., Smith J.A., Glew M.D., Rogers S.M., Taylor J.P. Temperature and salinity dependence of sea surface emissivity in the thermal infrared // Q. J. R. Meteorol. Soc. 2005. Vol. 131. P. 2539–2557.
- Operational oceanography in the 21st century. Schiller A., Brassington G.B. (eds.). 2011. Berlin: Springer-Verlag. 745 p.
- Parmuzin E.I., Agoshkov V.I. Numerical solution of the variational assimilation problem for sea surface temperature in the model of the Black Sea dynamics // Russ. J. Numer. Anal. Math. Modelling. 2012. Vol. 27. No. 1. P. 69–94.
- Piolle J.-F., Autret E., Arino O., Robinson I.S., Le Borgne P. Medspiration, toward the sustained delivery of satellite SST products and services over regional seas // Proceedings of the 2010 ESA Living Planet Symposium, Bergen, 2010.
- Reynolds R.W., Smith T.M., Liu C., Chelton D.B., Casey K.S., Schlax M.G. Daily High-Resolution-Blended Analyses for Sea Surface Temperature // J. Climate. 2007. Vol. 20. P. 5473–5496.
- SST Error Budget: White Paper. Interim Sea Surface Temperature Science Team (ISSTST). 2010. 66 p. https://www.ghrsst.org/.