基于风云二号静止气象卫星时间序列数据地表温度反演及其有效性验证

静止气象卫星具有时间分辨率高，观测角度固定等特点，在地表温度反演、地表辐射平衡及能量平衡的研究中具有非常重要的地位。地表温度是表征地球表面能量平衡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气候、生态及水文过程的关键参数。本研究首先采用交叉定标法对风云二号静止气象卫星数据热红外通道进行辐射定标，然后利用定标后的数据计算整层大气水汽含量，从而减少大气水汽对反演算法的影响，再结合MODIS地表比辐射率产品，构建风云二号气象卫星时间序列数据地表温度反演算法。将反演得到的地表温度和MODIS地表温度产品进行时间归一化和角度归一化，从而实现风云二号气象卫星地表温度反演算法有效性的交叉验证。在此基础上，采用地表实测数据对其进行辅助验证。本研究成果可以满足区域陆面过程模型对地表温度时间序列产品的迫切需求，并推动风云二号气象卫星的广泛应用，具有重要的理论和应用价值。

地表温度是众多基础学科和应用领域的一个关键参数，能提供地表能量平衡状态的时空变化信息。地表温度既可作为地表过程等模型的输入参数，又可用于验证这些模型的输出结果。本项目以卫星遥感地表温度时间序列反演为研究目标，针对不同卫星传感器的通道特性，发展了多源卫星地表温度定量遥感反演算法，具体如下：（1）提出针对风云二号静止气象卫星系列数据热红外波段地表温度反演算法，并扩展至MTSAT-1R卫星观测的地表温度反演。生成2008-2012年的一套时间序列（1天24小时）东亚地区地表温度产品数据集。新算法在精度和稳定性方法优于已有算法；（2）以HJ-1B红外相机为主要数据源，发展了一套针对环境一号卫星的单通道地表温度反演算法，可获得高精度的地表温度产品，为国家环境与灾害监测等研究领域提供必要的数据支持；（3）提出了如何基于多源卫星遥感数据反演地表温度的思路与方法，并初步实现了多源卫星地表温度时间序列数据的遥感反演。