静止气象卫星数据反演地表温度算法研究

Land-surface temperature (LST) is not only a key element that affects the mass, energy, and momentum exchanges between bio-sphere and atmosphere, but also an important variable in studies of weather, climate, environment, ecology, and resource management. Due to the high-temporal resolution offered by geo-stationary satellite observation, it has unique advantage in inversing LST. Based on researched results, firstly, simulated database are built with coupling SVAT and Atmospheric radiative transfer model; then, the theoretical algorithm of LST is constructing with multi-temporal and multi-spectral remote sensing data based on split-window method and diurnal cycle of LST; third, uncertainty of the algorithm are analyzed with simulated data; Validating the algorithm with field measurements and MODIS LST products; at last, LST of whole country will be mapped.The research is practical for retrieving the LST under kinds of atmospheric conditions and serves related domain more efficiency such as agriculture and environment, etc.

地表温度是表征地球表面能量和气候变化的重要指标，也是研究区域和全球尺度陆地表面物理过程的关键参数之一。静止气象卫星高时间分辨率的特点，在全天候地表温度反演中具有独特的优势。本研究将在已有研究成果的基础上，通过耦合SVAT+大气辐射传输模型，生成模拟数据库，以该数据库为基础，并基于分裂窗算法和地表温度日周期变化形式，从理论上建立多时相多光谱数据反演全天候地表温度算法，分析算法的不确定性；使用风云2号亮温数据、地面测量数据、MODIS地表温度产品对算法的有效性进行验证；最终获取全天候全国陆地表面温度产品。该研究将为全球变化动态监测和地表过程模拟提供可靠的地表温度信息，更好地服务于相关研究领域。

地表温度是表征地球表面能量和气候变化的重要指标，也是研究区域和全球尺度陆地表面物理过程的关键参数之一。静止气象卫星高时间分辨率的特点，在全天候地表温度反演中具有独特的优势。本研究在已有研究成果的基础上，从深层挖掘静止气象卫星多时相、多光谱遥感数据的角度出发，基于SVAT和大气辐射传输模型、地面观测验证和卫星遥感数据应用，从理论上建立了静止气象卫星数据反演全天候地表温度算法。首先，基于地表温度日周期变化模型，结合分裂窗算法，提出了晴空条件下多时相静止气象卫星数据反演地表温度算法，并与MODIS温度产品进行了交叉验证；其次，利用地表温度变化对太阳短波辐射变化的响应，基于热扩散方程及能量平衡方程，从理论上提出了有云条件下静止气象卫星数据反演地表温度算法，并利用长武实验站和太原实验站数据进行了地面验证，生成了区域尺度地表温度产品；再者，基于辐射传输模型，提出了风云二号静止气象卫星数据反演短波净辐射算法，为地表温度遥感反演算法提供参数产品；与此同时，比较了三种热红外数据反演大气垂直水汽的算法；最后，用风云二号数据实现了全天候陆地表面温度产品的获取，为将来利用多时相多光谱遥感数据反演地表温度研究提供一定的理论依据。项目执行期间，共发表科技论文7篇，其中，SCI论文五篇，获得软件著作权一项。本项目所取得的研究成果将为全球变化动态监测和地表过程模拟提供可靠的地表温度信息，促进地表温度遥感获取的理论与实践的发展，更好地服务于相关研究领域。