Сопоставление данных тепловых космических снимков и полевых измерений температуры на примере Южно-Курильского района

В настоящее время существенной проблемой определения температуры приземного слоя атмосферного воздуха является дискретность исходных данных - измерений на метеорологических станциях. Несмотря на высокую точность измерений на метеорологических станциях, метод интерполяции, применяемый при составлении карт температуры, приводит к неточностям в отображении картографируемого показателя для территорий, значительно удалённых от станций. Таким образом, актуальным является вопрос поиска метода получения непрерывной информации о температуре воздуха. Решение этой задачи заключается в разработке метеорологических моделей с использованием данных дистанционного зондирования Земли в тепловом инфракрасном диапазоне.
В настоящей работе выявлена взаимосвязь между температурой земной поверхности, рассчитанной по данным тепловых космических снимков, и температурой приземного слоя атмосферного воздуха, полученной по результатам полевых измерений. Работа проведена для территории Южно-Курильского района Сахалинской области в связи с наличием достаточного количества полевых измерений и хорошо выраженной ландшафтной дифференциацией территории. Исходными материалами являются космические снимки съёмочной системы TIRS, работающей на спутнике Landsat 8, и материалы полевых метеорологических наблюдений.
Для перехода от собственного излучения объектов, фиксируемого съемочной системой, к температуре земной поверхности был выбран алгоритм, разработанный сотрудниками Научного центра аэрокосмических исследований Земли Института геологических наук НАНУ (Киев). Для перехода от значений температуры земной поверхности к температуре приземного слоя воздуха была выбрана методика Niclos et al. [1]. Однако предложенный в этой работе алгоритм для исследуемой территории не дал удовлетворительных результатов, поэтому на основе имеющихся полевых измерений температуры приземного слоя атмосферного воздуха и значений температуры земной поверхности, полученных по космическим снимкам, получена зависимость, подходящая для территории Южных Курил. При сопоставлении значений рассчитанной температуры поверхности и измеренной температуры воздуха получен достаточно высокий коэффициент детерминации. Выявлено, что на островах Малой Курильской гряды земная поверхность значительно теплее, чем на острове Кунашир. Кроме этого, удалось опытным путём установить, что дифференциация температуры земной поверхности главным образом обусловлена неоднородностью растительного покрова.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научных проектов №13-05-12047 офи_м, №14-05-31384 мол_а и №13-05-00904 А и в рамках работ, поддержанных грантом Президента РФ НШ-2248.2014.5.
Литература:
1. Niclos R., Valiente J.A., Barbera M.J., Caselles V. Land Surface Air Temperature Retrieval From EOS-MODIS Images // IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 2014, Vol. 11, No. 8, p. 1380-1384.