Projekt:FE Auswerteverfahren 1/Oberflächentemperaturen/Becker 1987

Becker, F. (Artikel)

The impact of spectral emissivity on the measurement of land surface temperature from a satellite. In: International Journal of Remote Sensing. Vol. 8, pp. 1509-1522. Oct. 1987

Bei Berechnung der Meeresoberflächentemperatur aus der vom Satelliten gemessenen Strahlung hat sich die Split Window Methode als erfolgreich erwiesen. Da jedoch die Schätzung der Landoberflächentemperatur um einiges schwerer ist, dafür ist es nötig die Methode zu erneuern und zu erweiteren. Diese Formeln, die die Strahlungstemperatur in Beziehung zur Landoberflächentemperatur setzen, werden in dem Artikel kurz erläutert und deren Sicherheit diskutiert. Dabei zeigt sich , dass es bei der Bestimmung der Landoberflächentemperatur sehr wichtig ist, dass die Emissivität der Oberflächen mit einer hohen Genauigkeit bekannt ist, damit der Fehler in der bestimmten Temperatur auch gering gehalten werden kann.

Um einen leichten Einstieg in die Untersuchungen zu bekommen wird in dem Artikel als erstes eine kurze Zusammenfassung der physikalischen Grundlagen gegeben. Dabei wird vor allem auf den Zusammenhang zwischen der Strahlungs- und der Oberflächentemperatur eingegangen. Dabei werden die Streuungseffekte der Atmosphäre vernachlässigt, was als eine gute Näherung bei klarem Himmel angesehen werden kann. Für diesen Fall wird die Strahlungstransfergleichung aufgestellt. Mittels dieser und einiger Annahmen kann eine Formel zur Bestimmung der Oberflächentemperatur aufgestellt werden, in welche die Absorption und die Emission der Atmosphäre und die Reflexion mit eingehen.

Anschließend wird der Effekt der Emissivität der Atmosphäre ausführlich erklärt. Dabei werden drei Effekte der Emissivität erkannt.

Stellt einen Zusammenhang zwischen der Strahlungs- und der Oberflächentemperatur her
Hat einen direkten Einfluss auf den Korrekturterm
Fügt einen letzten Term bei der Berechnung der Oberflächentemperatur dazu.

Dieser letzte Term ist für den Fall, dass die Emissivitäten in den beiden genutzten Kanälen gleich, aber ungleich eins ist, sehr klein und kann daher auch weggelassen werden. Für den Fall, dass die beiden Emmisivtäten verschieden sind muss dieser Term mit berücksichtigt werden.

Der Vergleich der gefundenen Gleichungen mit anderen Bestimmungsmethoden der Oberflächentemperatur zeigt, dass die Emissivität über dem Meer nur einen vernachlässigbar kleinen Einfluss hat. Über Landflächen jedoch ist es nötig diese genau zu kennen, damit die Oberflächentemperatur auch genau bestimmt werden kann. Des Weiteren zeigt sich, dass der Effekt der Reflexion bei gleicher Emissivität in den beiden spektralen Kanälen vernachlässigbar ist, jedoch nicht, wenn sich die beiden Werte unterscheiden. Abschließend wird noch eine Möglichkeit der Abschätzung der Emissivität mittels Strahlungsmessungen unter verschiedenen Winkelen gegeben.

Der Artikel gibt einen guten Einstieg in den Zusammenhang zwischen Strahlungstemperatur und Oberflächentemperatur, was im Abschnitt physikalische Grundlagen genutzt werden kann, aber für den Abschnitt der Methoden, besonders den Teil split-window-Methode, sollten noch andere Quellen gesucht werden, da dieser Artikel von 1987 stammt und damit sehr alt ist. Da es im Bereich der split-window-methode seitdem viele Neuerungen gab, kann der Artikel nur als Einstieg dienen.