پیشنهاد روشی برای جایگزینی داده‌های تابشی سنجندة MODIS با استفاده از مدل CRTM تصحیح‌شده در مقیاس محلی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده

 در پژوهش حاضر روشی برای جایگزین‌کردن چگالی‌های شار تصاویر سنجندة MODIS با استفاده از مدل انتقال انرژی مجمع (CRTM) که از مدل‌های حل معادلة انتقال انرژی است، ارائه شده است. بدین منظور اندازه‌گیری‌های رادیوساند مربوط به ایستگاه سینوپتیک بندرعباس به‌همراه چگالی‌های شار اندازه‌گیری‌شده از تصاویر شب سنجندة MODIS مستقر بر سکوی Aqua برای آب‌های عمیق خلیج‌فارس مورد استفاده قرار گرفت. بنابراین با استفاده از پیش‌بینی‌کننده‌های استاندارد نسخة هشتم مدل‌ گذردهی مسیر نوری (OPTRAN) که بخش اصلی مدل CRTM است، اختلاف چگالی‌های شار محاسبه‌شده به‌وسیلة مدل CRTM و اندازه‌گیری‌شده به‌وسیلة سنجندة MODIS مدل‌سازی شده است. پس از پیاده‌سازی روش مورد نظر، مقدار میانگین RMSE چگالی‌های شار محاسبه‌شده از مدل CRTM با مقدار اندازه‌گیری‌شده برای تصاویر سنجندة MODIS منتخب برای آزمون کارایی روش، در تمام باندها W/(m2.µm.sr) 47/0 محاسبه شد که با اعمال تصحیحات ارائه‌شده در پژوهش حاضر به 39/0 تغییر یافت. مقدار میانگین RMSE دمای درخشندگی میانگین معادل این چگالی‌های شار نیز به ترتیب 45/6 و 27/5 درجة کلوین محاسبه گردید. با استفاده از روش ارائه‌شده در این پژوهش، مقادیر چگالی‌های شار حاصل از مدل CRTM به مقادیر چگالی‌های شار سنجندة MODIS نزدیک‌تر می‌شود. بنابراین می‌توان از این مدل برای ارزیابی چگالی‌های شار سنجندة MODIS استفاده کرد و در مواردی نظیر وجود نویز بالا یا وجود ابر در تصاویر یا ازکارافتادن سنجنده، داده‌های آن را با داده‌های محاسباتی مدل CRTM تصحیح‌شده جایگزین کرد.  کلید‌واژه‌ها: پروفایل دما، MODIS، CRTM، ماهواره. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Introducing a Method for Replacement of MODIS Measured Radiance Fluxes Using Modified CRTM Model at the Local Scale

چکیده [English]

In this study, a method for replacing MODIS measured flux densities using CRTM is introduced. For this, the Radiosonde measured temperature profiles in Bandar-abbass synoptic station along with night time flux densities measure by MODIS sensor on board of Aqua platform for the deep water region in the Persian Gulf were used. Then, using standard predictors of OPTRAN version VIII which is the main part of CRTM model, it was tried to model the difference between modeled and MODIS measured radiance values. To evaluate the method, the averaged RMSE were used. The RMSE between CRTM calculated and MODIS measured radiation fluxes was found to be 0.47 . This value was improved to 0.39 using modified CRTM. The equivalent brightness temperature for these fluxes was 6.45 and 5.27 (K) respectively. So using the suggested method in this study, the CRTM calculated radiances fairly approaches the MODIS measured values. It is suggested that this method be used whenever there are high noises, cloud overcast and or any possible malfunctioning of MODIS sensor to replace the missing data.Keywords: Temperature Profile, MODIS, CRTM, Satellite.

مراجع

  1. Borbas, E.E., S.W. Seemann, A. Kern, L. Moy, J. Li, L.E. Gumley and W.P. Menzel, 2011, MODIS Atmospheric Profile Retrieval Algorithm Theoretical Basis Document (version 7), University of Wisconsin-Madison.
  2. Brown, O.B., P.J. Minnett, R. Evans, E. Kearns, K. Kilpatrick, A. Kumar, R. Sikorski and A. Zavody, 1999, MODIS Infrared Sea Surface Temperature Algorithm Algorithm Theoretical Basis Document Version 2.0, University of Miami, NAS5-31361.
  3. Chen, Y., Y. Han, P. Van Delst and F. Weng, 2010, On Water Vapor Jacobian in Fast Radiative Transfer Model, Journal of Geophysical research 115(D12): D12303.
  4. Fleming, H.E. and L.M. McMillin, 1977, Atmospheric Transmittance of an Absorbing Gas. 2: A Computationally Fast and Accurate Transmittance Model for Slant Paths at Different Zenith Angles, Applied optics, 16(5),
  5. PP. 1366-1370.
  6. Han, Y., P. van Delst, Q. Liu, F. Weng, B. Yan, R. Treadon and J. Derber, 2006, JCSDA Community Radiative Transfer Model (CRTM): Version 1, US Dept. of Commerce, National Oceanic and Atmospheric Administration, National Environmental Satellite, Data, and Information Service.
  7. King, M.D., Y.J. Kaufman, W.P. Menzel and D. Tanre, 1992, Remote Sensing of Cloud, Aerosol, and Water Vapor Properties From the Moderate Resolution Imaging Spectrometer (MODIS), IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 30(1), PP. 2-27.
  8. Kleespies, T.J., P. van Delst, L.M. McMillin and J. Derber, 2004, Atmospheric Transmittance of an Absorbing Gas. 6. OPTRAN Status Report and Introduction to the NESDIS/NCEP Community Radiative Transfer Model, Applied optics 43(15), PP. 3103-3109.
  9. Li, J., 1994, Temperature and Water Vapor Weighting Functions From Radiative Transfer Equation with Surface Emissivity and Solar Reflectivity, Advances in Atmospheric Sciences, 11(4), PP. 421-426.
  10. Li, J., W.W. Wolf, W.P. Menzel, W. Zhang, H.L. Huang and T.H. Achtor, 2000, Global Soundings of the Atmosphere from ATOVS Measurements: The algorithm and validation, Journal of Applied Meteorology, 39(8), PP. 1248-1268.
  11. Lynch, R., J.L. Moncet and X. Liu, 2009, Efficient Nonlinear Inversion for Atmospheric Sounding and Other Applications, Applied optics 48(10),
  12. PP. 1790-1796.
  13. Marquardt, D.W., 1963, An Algorithm for Least-squares Estimation of Nonlinear parameters, Journal of the society for Industrial and Applied Mathematics, 11(2): 4, PP. 441-31.
  14. McMillin, L., L. Crone, M. Goldberg and T. Kleespies, 1995a, Atmospheric Transmittance of an Absorbing gas. 4. OPTRAN: a computationally fast and accurate transmittance model for absorbing gases with fixed and with variable mixing ratios at variableviewing angles, Applied optics, 34(27),
  15. PP. 6269-6274.
  16. McMillin, L., L. Crone and T. Kleespies, 1995b, Atmospheric Transmittance of an Absorbing Gas. 5. Improvements to the OPTRAN Approach, Applied optics 34(36), PP. 8396-8399.
  17. McMillin, L.M. and H.E. Fleming, 1976, Atmospheric Transmittance of an Absorbing Gas: A Computationally Fast and Accurate Transmittance Model for Absorbing Gases with Constant Mixin Ratios in Inhomgeneous Atmospheres, Applied optics 15(2), PP. 358-363.
  18. McMillin, L.M., H.E. Fleming and M.L. Hill, 1979, Atmospheric Transmittance of an Absorbing Gas. 3: A Computationally Fast and Accurate Transmittance Model for Absorbing Gases With Variable Mixing Ratios, Applied optics, 18(10),
  19. PP. 1600-1606.
  20. McMillin, L.M., X. Xiong, Y. Han, T.J. Kleespies and P. Van Delst, 2006, Atmospheric Transmittance of an Absorbing gas. 7. Further improvements to the OPTRAN 6 approach, Applied optics, 45(9), PP. 2028-2034.
  21. Rodgers, C., 2000, Inverse Methods for Atmospheric Sounding: Theory and Practice, World Scientific.
  22. Rozanov, V.V. 2006, Adjoint radiative transfer equation and inverse problems, Light Scattering Reviews, PP. 339-390.
  23. Seemann, S.W., E.E. Borbas, J. Li, W.P. Menzel and L.E. Gumley, 2006, MODIS Atmospheric Profile Retrieval Algorithm Theoretical Basis Document (version 6), University of Wisconsin-Madison.
  24. Seemann, S.W., J. Li, W.P. Menzel and L.E. Gumley, 2003, Operational Retrieval of Atmospheric Temperature, Moisture, and ozone from MODIS Infrared Radiances, Journal of Applied Meteorology, 42(8),
  25. PP. 1072-1091.
  26. Xiong, X. and L.M. McMillin, 2005, Alternative to the Effective Transmittance Approach for the Calculation of Polychromatic Transmittances in Rapid Transmittance Models, Applied optics, 44(1), PP. 67-76.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار