WindSat海表面溫度產(chǎn)品與Hadley中心海溫資料對比分析

朱恩澤 石漢青 張 雷解放軍理工大學(xué)氣象海洋學(xué)院

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WindSat海表面溫度產(chǎn)品與Hadley中心海溫資料對比分析

朱恩澤 石漢青 張 雷
解放軍理工大學(xué)氣象海洋學(xué)院

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評(píng)估值50萬

appraisement

行業(yè)曲線

industry

基于Hadley中心HadISST海溫資料對2015年WindSat海溫產(chǎn)品進(jìn)行了對比驗(yàn)證。結(jié)果表明，WindSat SST與HadISST之間的平均偏差為0.04℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.61℃。夏季和冬季W(wǎng)indSat SST的誤差較大，而春季和秋季誤差相對較小。

海表面溫度（sea surface temperature，SST）是海洋和大氣科學(xué)研究中的重要參數(shù)之一。是氣候變化和海-氣相互作用中的關(guān)鍵因素。衛(wèi)星遙感技術(shù)能夠獲取全球范圍內(nèi)具有空間和時(shí)間連續(xù)性的海表面溫度數(shù)據(jù)。紅外遙感和微波遙感是衛(wèi)星遙感海表面溫度的兩種主要方法。紅外遙感主要基于分裂窗技術(shù)，相比微波遙感具有較高的空間分辨率，但是其易受大氣狀況尤其是云層遮擋的干擾，影響著反演的精度或造成反演的空白；微波遙感可以提供全天候條件下的測量，能在一定程度上克服云等因素的干擾。國內(nèi)為相關(guān)學(xué)者已對衛(wèi)星遙感的海表面溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行過驗(yàn)證工作，Meissner 和Wentz利用RSOI（Optimum Interpolated）數(shù)據(jù)對2003年至2006年的WindSat SST數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)平均偏差為-0.11℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.66℃。本文利用Hadley中心的HadISST數(shù)據(jù)中的海溫資料對WindSat海溫資料進(jìn)行了驗(yàn)證分析。

數(shù)據(jù)及方法

WindSat數(shù)據(jù)

WindSat于2003年1月搭載在Coriolis衛(wèi)星上發(fā)射升空，是全球第一顆星載全極化微波輻射計(jì)。它由美國國家海軍研究實(shí)驗(yàn)室和海軍空間技術(shù)中心共同研制。本文使用的WindSat SST數(shù)據(jù)，是由RSS（Remote Sensing System）處理發(fā)布的第7版（v7）全球月平均數(shù)據(jù)，時(shí)間為2015年1月至12月，空間分辨率為0.25°×0.25°。其反演算法繼承于AMSR-E的海表面溫度反演方法，即多元線性回歸算法3（Meissner and Wentz，2005， 2007）。

HadISST數(shù)據(jù)

圖1 WindSat SST與HadISST海溫對比分析

圖2 WindSat SST與HadISST間平均偏差和標(biāo)準(zhǔn)偏差月際變化

HadISST（Hadley Center Sea Ice and Sea Surface Temperature Data）數(shù)據(jù)集包括全球月平均海溫?cái)?shù)據(jù)和海冰數(shù)據(jù)，其海溫?cái)?shù)據(jù)被廣泛應(yīng)用。該數(shù)據(jù)集由英國氣象局（Met Office）下屬的Hadley制作發(fā)布。其實(shí)測資料來源于MDB（Met Office Data Bank），并使用COADS（Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set）資料彌補(bǔ)MDB資料的缺失部分。HadISST數(shù)據(jù)的格點(diǎn)分辨率為1°×1°，包括了從1870年至今的海表面溫度。本文使用的HadISST數(shù)據(jù)從Met Office Hadley網(wǎng)站http：//www.metoffice.gov.uk/hadobs/hadisst/獲得，時(shí)間為2015年1月至12月。

匹配方法

由于HadISST海溫資料的空間分辨率為1°×1°，低于WindSat SST的0.25°×0.25°，為便于配對比較，將WindSat SST權(quán)重平均到1°×1°格點(diǎn)，使WindSat SST與HadISST資料格點(diǎn)吻合。

整體對比

WindSat SST與HadISST海溫資料的對比結(jié)果如圖1所示。匹配所得數(shù)據(jù)組數(shù)為361031組，WindSat與HadISST之間平均偏差為0.04℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.61℃。根據(jù)3sigma原則畫出μ±3σ線，即在數(shù)據(jù)樣本量足夠大的情況下，距平均值正負(fù)3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍的置信度水平能達(dá)到99.73%，μ±3σ范圍外的數(shù)據(jù)可以視為較大誤差數(shù)據(jù)，可以看出WindSat與HadISST總體誤差較小，WindSat SST整體偏高于HadISST。在較低溫度（0-5℃）和較高溫度（25-30℃）段，兩種資料的偏差相對較小。

WindSat SST與HadISST間誤差月際變化

圖2為WindSat SST與HadISST間平均偏差和標(biāo)準(zhǔn)偏差月際變化情況?？傮w來看，WindSat SST高于HadISST的月份較多，偏差最大值出現(xiàn)在8月，超過0.1℃。2月、5月以及10月的平均偏差接近0℃，7月～9月以及11月～12月的平均偏差較大，均大于0.8℃。1月份WindSat SST與HadISST的平均偏差為負(fù)，即WindSat SST低于HadISST。兩種資料之間的標(biāo)準(zhǔn)偏差在1月、7月和8月較大，超過0.64℃。平均偏差的谷值出現(xiàn)在4月、5月以及11月、12月，均低于0.6℃?？梢园l(fā)現(xiàn)，夏季和冬季W(wǎng)indSat SST的誤差較大，其中7、8月和1月尤為明顯，而春季和秋季誤差相對較小。

結(jié)語

本文以2015年的WindSat SST數(shù)據(jù)為主要評(píng)估對象，以Hadley中心的HadISST海溫?cái)?shù)據(jù)為主要驗(yàn)證數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比分析。得到WindSat SST與HadISST之間平均偏差為0.04℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.61℃。在0～5℃和25～30℃溫度段，WindSat SST與HadISST偏差相對較小。夏季和冬季W(wǎng)indSat SST的誤差較大，其中7、8月和1月達(dá)到最大，春季和秋季誤差則相對較小。

10.3969/j.issn.101- 8972.2016.12.021