Projekt:FE Auswerteverfahren 1/Oberflächentemperaturen/Sobrino 1994
Sobrino, J.A.; Zhao-Liang Li; Stoll, M.P.; Becker, F. (Artikel)
BearbeitenImprovements in the split-window technique for land surfacetemperature determination. In: Geoscience and Remote Sensing, IEEE Transactions on; März 1994; Seite 243-253
In diesem Artikeln werden verschiedene Ansätze zur Verbesserung der "split - window" - Technik beschrieben, mittels welcher die Landoberflächentemperatur (LST) ermittelt werden kann. Die LST kann jedoch nur in einem gewissen Maß genau bestimmt werden, da es schwierig ist atmophärische Effekte von den Oberflächeneffekten (d.h. die Erdoberfläche kann nicht als Plack - Strahler modelliert / angesehen werden) abzugrenzen. Die Ursachen für die unexakte Ermittlung der LST liegen in der atmospärische Dämpfung, der Emission der Thermalstrahlung und darin, dass die Erdoberfläche kein Planck - Strahler ("Schwarzer Körper") darstellt.
Es wurden eine Vielzahl von Methoden entwickelt, welche diese Störungen bzw. Einflüsse eliminieren. Die bekannteste ist die "split - window" - Methode. Diese Methode hat den Vorteil, dass man die Absorption in zwei benachbarten spektralen Fenstern (bei ca. 10,8 Mikrometern und 12 Mikrometern) erfassen kann, so dass die atmophärischen Effekte korrigieren werden und die Oberflächentemperatur als einfache lineare Kombination aus den beiden Helligkeitstemperatur, welche in den beiden Kanälen erfasst worden sind, und einigen Koeffizienten, ausgedrückt werden können. Es gab viele Studien, die diese Koeffizienten über See- und Landflächen, zu bestimmen versuchten. Die "split - window" - Methode liefert gute Ergebnisse für die LST, jedoch können die Koeffizienten Fehlwerte bis zu 4 Kelvin (bei Sea Surface Temperature - SST) verursachen. Um solche Fehlwerte zu korrigieren, müssen atmoshärische Variabilitäten (z.B. Wasserdampfgehalt) u.a. in den split - window - Algorithmus aufgenommen werden. Des Weiteren müssen für diese Parameter externe Daten, beispielsweise aus Radiosondenaufstiegen, herangezogen werden.
Eine Weiterentwicklung der "split - window" - Technik beruht auf dem Modell nach KLEESPIES und McMILLIN. Darin wird das Verhältnis zwischen atmosphärischer Transmission und der Oberflächenemission in den beiden Kanälen und der beobachteten Veränderung der Satelliten - Helligkeitstemperatur verwendet. Der größte Vorteil dieser Methode liegt darin, dass die reale atmosphärische Transmission nur mit Hilfe der durch Satelliten gemessenen Helligkeitstemperatur ermittelt werden kann. Dieses Modell kann jedoch nur in wolkenfreier Atmosphärer angewendet werden.
Aber eigentlich ist die Korrektur der atmosphärischen Effekte kein lineares Problem, deshalb muss bezüglich dieses Themas eine Weiterentwickling der konventionellen "split - window" - Methode stattfinden.
Die Bestimmung der LST ist viel schwieriger als die der SST, da das Emissionsvermögen von Landoberflächen erheblich niedriger sein kann, eine höhere Variabilität von Punkt zu Punkt aufweisen kann. Des Weiteren variiert die LST über kurze Distanzen erheblich (z.B. innerhalb eines Pixels) und außerdem ist die Differenz zwischen Lufttemperatur und Oberfläche über dem Land viel größer als über den Ozeanen. Folglich ist es hier besser, die Einflussgrößen mittels einer Funktion zu beschreiben, welche von der Strahlung ausgeht, die von der Oberfläche emittiert wird, da das Emissionsvermögen stärker von der Strahlung als von der Temperatur abhängt. Ein großer Vorteil hierbei ist, dass keine externen Daten gebraucht werden.
Diese Technik kann auf AVHRR - Daten angewendet werden und ist vielversprechend, da nur die Helligkeitstemperatur mittels Satelliten gemessen werden muss, sie ist jedoch noch nicht ganz ausgereift.