Ανάκτηση ιδιότητας νεφών CERES από συστήματα απεικόνισης των TRMM, Terra και Aqua

Από RemoteSensing Wiki

Ανάκτηση ιδιότητας νεφών CERES από συστήματα απεικόνισης των TRMM, Terra και Aqua

1. Αντικείμενο Εφαρμογής

Οι μικρο- και μακροφυσικές ιδιότητες των νεφών παίζουν έναν σημαντικό ρόλο στο ισοζύγιο ακτινοβολίας της γης. Το Cloud and Earth’s Energy System (CERES) της NASA παίζει σημαντικό ρόλο στην παροχή ταυτόχρονων μετρήσεων ακτινοβολίας και πεδίων με νέφη σε παγκόσμια βάση για την βελτίωση της κατανόησης και της μοντελοποίησης της αλληλεπίδρασης μεταξύ των νεφών και της ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα. Στην μελέτη συγκρίνονται οι ιδιότητες των νεφών οι οποίες παράγονται για το CERES από το Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) των δορυφόρων Terra και Aqua.

2. Στόχος της Εφαρμογής

Στόχος της εφαρμογής είναι η σύγκριση να βεβαιώσει την συνέπεια μεταξύ των προϊόντων και την αξιοπιστία των ανακτήσεων από πολλαπλές πλατφόρμες σε διαφορετικές χρονικές στιγμές της ημέρας.

3. Χρησιμότητα των δεκτών/καναλιών

Το CERES χρησιμοποιεί τρία πολυφασματικά συστήματα απεικόνισης, το Visible Infrared Scanner (VIRS) στον δορυφόρο TRMM και το MODIS στους δορυφόρους Terra και Aqua για την ανάκτηση των ιδιοτήτων των νεφών.

4. Αιτιολόγηση αναγκαιότητάς τους

Για το ισοζύγιο ακτινοβολίας και την συνολική αξιοπιστία, τα πεδία νεφών που παράγονται από διαφορετικούς δορυφόρους πρέπει να είναι συνεπή σε ό,τι αφορά τις μεθοδολογίες που χρησιμοποιούνται στην ανάκτηση και την απόλυτη βαθμονόμηση πρωτογενών εικόνων ακτινοβολίας. Εκτός από διαφορές που οφείλονται στον χρόνο-χώρο, τα αποτελέσματα πρέπει να είναι ίδια με δεδομένο το σύστημα απεικόνισης. Η επαλήθευση της συνέπειας μπορεί να γίνει μέσω της σύγκρισης. Η επαλήθευση στην σύγκριση μεταξύ VIRS και Terra MODIS σε προηγούμενη μελέτη ήταν ικανοποιητική και στην παρούσα μελέτη γίνεται σύγκριση μεταξύ Terra MODIS και Aqua MODIS.

Σχήμα 1. Μέσες ημερήσιες τιμές ποσοτήτων νεφών CERES από (a) Aqua (b) Terra και (c) ύψη νεφών από τον Aqua, Οκτώβριος 2002.

Σχήμα 2. Μέσες ημερήσιες τιμές ποσοτήτων νεφών CERES OD από (a) Aqua (b) Terra και (c) re από τον Aqua, Οκτώβριος 2002.

Σχήμα 3. Σύγκριση των μέσων τιμών ποσοτήτων κάλυψης νεφών για τους Terra και Aqua, Οκτώβριος 2002.

5. Αποτελέσματα και συνέπεια

Για τον μήνα Οκτώβριο 2002 η ημερήσιες ποσότητες νεφοκάλυψης Ac από τον Aqua και τον Terra φαίνονται στο Σχήμα 1 μαζί με τα μέσα ημερήσια ύψη νεφών από τον Aqua. Τα γενικά σχήματα είναι παρόμοια και για τους δύο δορυφόρους. Μια πλησιέστερη εξέταση των ποσοτήτων νεφών αποκαλύπτει μια μικρή ασυνέχεια στον 60οΝ. Είναι περισσότερο εμφανής στην Βόρεια Ρωσία και στην θάλασσα της Νορβηγίας. Αυτό είναι αποτέλεσμα του αλγορίθμου που χρησιμοποιείται από τους δορυφόρους. Τα ύψη στα σύννεφα είναι συνεπή με τα συνήθη σε όλες τις περιοχές. Οι μέσες ημερήσιες ποσότητες νεφών βροχόπτωσης για τον Οκτώβριο 2002 φαίνονται στο Σχήμα 2. Οι μέσες τιμές βροχόπτωσης για τον Aqua φαίνονται στο Σχήμα 2c.Η μέση OD φαίνεται να αυξάνεται πάνω από τις πράσινες περιοχές στον Τροπικό, τις περιοχές πλησίον του Τροπικού, την λεκάνη του Αμαζονίου, τμήμα της κεντρικής Αφρικής, την ανατολική Κίνα και τις ανατολικές ΗΠΑ. Μειώνεται στην Ρωσία και τις υποτροπικές περιοχές. Κοντά στους ωκεανούς γύρω από την Ανταρκτική, η ανάκτηση του Aqua παράγει εξαιρετικά μεγάλα OD, κυρίως στις περιοχές με πάγους. Τα αντίστοιχα αποτελέσματα του Terra φαίνεται να υποδεικνύουν ότι εδώ χρειάζεται βελτίωση των αλγορίθμων. Οι ποσότητες νεφών μπορούν να διερευνηθούν σε μεγαλύτερη λεπτομέρεια στο Σχήμα 3, που δείχνει τις μέσες τιμές για κάθε ζώνη ξεχωριστά για ξηρά και θάλασσα., για την ημέρα και την νύχτα. Υπάρχουν κάποιες διαφορές μεταξύ των δορυφόρων ανά περιοχή. Οι διαφορές κατά την διάρκεια της ημέρας είναι μεταξύ των δορυφόρων περισσότερο ομοιόμορφες σε σχέση με τις μετρήσεις για την νύχτα. Υπάρχει πρόβλημα με την εκτίμηση νεφών στις πολικές περιοχές κατά την διάρκεια της νύχτας. Γίνονται και άλλες συγκρίσεις και τα αποτελέσματα είναι γενικά θετικά.

6. Σημαντικά αποτελέσματα και αξιολόγηση των μεθόδων

Η συμβατότητα μεταξύ Terra και Aqua αποδεικνύεται ικανοποιητική και μάλιστα καλύτερη από αυτή μεταξύ TRMM και Terra. Τα αποτελέσματα είναι άμεσα αξιοποιήσιμα για την εξέταση χωρικών και χρονικών μεταβολών των ιδιοτήτων των νεφών σε μη πολικές περιοχές. Επιπρόσθετα τα δεδομένα CERES για την νεφοκάλυψη θα είναι επίσης χρήσιμα για την επιβεβαίωση και βελτίωση των GCM και της παραμετροποίησης των διεργασιών των νεφών.

7. Αναφορές

Minnis P, Young DF, Sun-Mack S, Heck PW, Doelling DR, Trepte QZ (2004) CERES cloud property retrievals from imagers on TRMM, Terra, and Aqua. Proc. SPIE 5235, Remote Sensing of Clouds and the Atmosphere VIII 37. doi:10.1117/12.511210