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海表温度对全球天气和气候变化起了极为重要的作用,也是研究海-气间水汽和能量交换的重要参数。同时,海表面温度是划分水团的主要依据之一,是海洋锋、上升流和大洋涡旋等物理海洋学研究中的重要参数。高分辨率海表温度数据在中小尺度天气系统研究和局域性环境监测领域得到广泛的运用。
本文回顾了SST反演算法的研究进展。在前人研究基础上,本文利用ASTER热红外数据反演了大亚湾海域高空间分辨率的海表温度。算法利用MODTRAN辐射传输模拟程序,以同步的MODIS二级产品大气廓线数据作为输入,模拟ASTER热红外波段的大气波谱透过率和大气上、下行波谱辐射。海面发射率采用美国JPL数据库的实测海水发射率资料,结合ASTER波谱响应函数和海面发射率,波谱级上求解各像元辐射传输方程。求得的5个波段温度两两间温差小于0.5K的像元拟合分裂窗系数。
利用2007年10月20日上午11点09分的ASTER热红外图像和对应的MODIS大气数据,完成整个海表温度反演流程,反演SST并验证,得到一组分裂窗系数。为了检验此分裂窗公式的适应性,取2005年和2008年各一景数据,用分裂窗算法反演出2005年12月1日上午11点08分、2008年5月15日上午11点09分的大亚湾海表温度产品,并与MODIS的SST产品做比较验证。反演结果与MODIS的SST产品MOD28的对比验证中显示,2005年12月1日的反演结果与MOD28对比,误差平均值为0.32℃,均方根误差为0.38℃,59.84%的站点的误差在0.3℃以内;2007年10月20日的反演结果与MOD28对比,误差平均值为0.35℃,均方根误差为0.49℃,59.84%的站点的误差在0.3℃以内;2008年5月15日的反演结果与MOD28对比,误差平均值为0.38℃,均方根误差为0.52℃,57.83%的站点的误差在0.3℃以内,能够较好的吻合。由此我们得出这个ASTER分裂窗算法能适应不同年份、不同季节的大亚湾SST反演。
同时在与ASTERTES算法结果的对比中,印证了TES算法在海表温度反演时,易造成MMD值的高估以致五个波段中最小发射率的低估,从而影响海表温度结果,另外TES算法需要精确的大气校正,因此本文算法在海表温度反演中更具优势。