WindSat海表面温度产品误差的空间分布研究

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  摘 要:将2006-2015年的WindSat SST数据与Hadley中心的HadISST海温数据进行对比分析,探究误差的空间分布。WindSat海温与Hadley海温总体误差较小,西北大西洋和西北太平洋的沿岸海域偏差较大。北半球较大误差分布区域7月份向北移动,1月份向南移动。
  关键词:卫星遥感;海表面温度;WindSat;HadISST;空间分布
  卫星遥感海表面温度具有获取范围广、时间和空间连续等优点。微波卫星遥感相比于红外卫星遥感具有不受云层干扰[ 1 ]的优势。由于辐射计探测角度的变化以及海况的不同,卫星遥感的全球海温资料有着区域适应性,即在不同区域的误差存在差异。本文利用Hadley中心的HadISST海温资料对WindSat海温产品进行对比分析,探究WindSat海温产品在全球范围内的误差分布状况。
  1 数据及方法
  1.1 WindSat数据
  WindSat是全球首个星载全极化微波辐射计(2003年1月发射,搭载于Coriolis卫星),其反演算法由AMSR-E的海表面温度反演方法(即多元线性回归算法)改进得到[ 2 ] 。本文使用2006-2015年1月和7月的第7版WindSat SST全球月平均数据,该数据由RSS(Remote Sensing System)处理发布,空间分辨率为0.25°×0.25°。
  1.2 HadISST数据
  HadISST(Hadley Center Sea Ice and Sea Surface Temperature)是由全球月平均海温数据和海冰数据组成的数据集,由隶属于英国气象局(Met Office)的Hadley中心制作发布。该数据集中的海温数据被广泛应用。HadISST的实测海温资料来源于MDB(Met Office Data Bank),MDB资料的缺失部分由COADS(Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set)资料替代。HadISST数据为格点数据,分辨率为1°×1°,海温数据的时间覆盖1870年至今。本文使用2006-2015年1月和7月的HadISST数据,获取来源为Met Office官方网站http://www.metoffice .gov.uk/hadobs/hadisst/。
  1.3 匹配方法
  WindSat SST空间分辨率为0.25°×0.25°,HadISST海温资料空间分辨率为1°×1°,在比较分析之前,首先将WindSat SST权重平均至1°×1°格点,使WindSat SST数据与HadISST数据格点相吻合。
  2 误差空间分布
  本节将WindSat SST和英国气象局哈德莱(Hadley)中心发布的海温资料HadISST1进行对比。选取2005~2014年10年间WindSat SST月平均数据与HadISST1月平均海温资料。
  图1为1月和7月份WindSat SST与HadISST1平均偏差的10年平均值全球分布。大部分海域,WindSat SST与HadISST1差异较小,在±0.1℃以内。但是西北大西洋和西北太平洋的沿岸海域偏差较大,南部大洋偏差较大的海域分布在30°S~60°S之间且近似呈现纬向条带状。一些沿岸海域,例如日本东南沿海、美国东部沿岸以及墨西哥湾等在1月份表现出较大偏差但在7月份偏差恢复正常范围,这些可能是由于陆地和海冰的射频污染造成的。北半球偏差较大的海域在7月份比1月份北移了10°纬度左右(從45°左右移至55°左右)。为了探究WindSat-HadISST1间SST的偏差与实测海温大小是否存在联系,我们作出了对应月份HadISST1海温10年平均值的全球分布图,如图2。对比图1和图2,发现有着较大WindSat-HadISST1偏差的海域(超出±2°C)(图1)与实测海温在5~10°C之间的海域分布(图2)一致。由此看出,海表温度为5~10°C之间时WindSat SST的反演算法精度可能不够理想。
  3 结论
  本文以2006-2015年的WindSat SST数据为主要评估对象,与Hadley中心的HadISST海温数据进行对比,分析了误差的空间分布。WindSat海温与Hadley海温总体误差较小,西北大西洋和西北太平洋的沿岸海域偏差较大。北半球较大误差分布区域随季节变化存在移动,具体为7月份北移1月份南移。
  参考文献:
  [1] 姜景山.面向21世纪的中国微波遥感技术发展[J].中国工程科学,1999,1(2):78-82.
  [2] Meissner T and Wentz F.Ocean retrievals for WindSat:Radiative transfer model,algorithm,validation.OCEANS,2005.Proceedings of MTS/IEEE. IEEE:2005,130-133.
  作者简介:朱恩泽(1991-),男,硕士,研究方向为卫星遥感反演及应用。
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