亮度温度

概述

亮度温度是测量微波辐射从大气顶部上升到卫星的辐射强度,以等效黑体的温度为单位表示。亮度温度(或TB)是被动式微波辐射计测量的基本参数。在不同微波频率下测量的亮温在遥感系统中被用来获得风、蒸汽、云、雨和海温产品。乐动体育下载尽管传感器频率、通道分辨率、仪器操作和其他辐射计特性存在差异,但RSS使用统一的处理技术,在几十年的时间里,可以在多个仪器上记录亮度温度数据,产生高质量、仔细的相互校准数据。在这个页面的底部,我们包括了亮度温度数据的访问信息和更多详细信息的链接。

什么是亮度温度?

卫星无源微波辐射计测量原始天线计数,从中我们确定天线温度,然后计算地球的亮度温度。大天线用于辐射计的各个通道,在工作期间,每个天线馈角通过一个热的和冷的目标,以提供一致的校准原始计数。亮度温度(也称为TB)是测量从地球大气层顶部向上移动的微波辐射的辐射亮度的一种方法。从辐射计计数到大气顶TB的转换称为校准过程。推导TB值需要几个校准处理步骤。微波辐射计TB被认为是一种基本的气候数据记录,我们从中获得了风速、水蒸气、云液态水、降雨率和海面温度的海洋测量值。乐动体育官方2.0乐动苹果手机

我们从NASA、NOAA、DMSP或NRL等数据源获得每个微波辐射计的天线温度数据文件。为了确保一个气候质量、相互校准的海洋产品数据集,我们首先对这些文件中的数据进行反向工程,以原始辐射计天线计数。此过程将删除数据提供程序可能添加的更正或调整。一旦我们有了原始计数,我们将继续如下所述。

处理方法

从原始辐射计计数计算TB是一个复杂的、多步骤的过程,在这个过程中,必须准确地描述一些效应,并作出调整,以说明它们。这些影响包括辐射计的非线性、校准目标的缺陷、主天线的发射和天线方向图的调整。RSS TB是经过一致校准的,因此所有传感器的TB测量值都可以用来构建一个数十年的时间序列。乐动体育官方2.0乐动苹果手机以无雨的海洋作为绝对定标参考,在无雨的情况下,我们最先进的海洋和中间大气辐射传输模型(RTM)可以高精度地预测大气顶部TB。一个完整的所有SSM/I的校准说明是可用的。虽然该文档描述了SSM/I传感器,但该方法适用于其他辐射计。

下表用微波辐射计总结了必要的几个步骤,并在下面进一步讨论。

微波辐射计的校正步骤

地理位置分析

态度的调整

Along-scan校正

绝对校准

热负荷调整

天线辐射率

SSM / I 海军研究实验室/ RSS 没有 是的 APC 没有 0
SSMIS RSS 没有 是的 APC 是的 0.5 - -3.5%
三里岛事故 RSS 动态 是的 APC 没有 3.5%
WindSat 海军研究实验室/ RSS 固定 是的 APC 是的 0
AMSRE RSS 固定 是的 APC 是的 0
AMSR2 RSS 没有 是的 APC 是的 0

第一步是地理定位。知道每一个测量的准确位置是必需的,以进行任何后续的搭配或比较。我们使用升序减降序值,观察海洋小岛,确保它们不会“移动”。正如表中所示,地理定位并不总是由RSS完成的。乐动帐号注册地理位置的校正不同于仪器安装误差的校正(也称为滚转/俯仰/偏航校正),这也是必须解决的问题。

表中列出的其余修正是通过将天线温度与辐射传输模型模拟的温度进行比较来完成的。30多年乐动体育下载来,遥感系统的海洋表面和中间大气的大气辐射传输模型(RTM)不断发展和完善,在1-100 GHz(微波)光谱中用于海洋观测具有很高的精度。海洋表面模式成分包括极化风速和方向与表面发射率和散射有关。RTM的大气成分依赖于氧和蒸汽的最新和相关测量。乐动体育官方2.0乐动苹果手机

姿态调整包括修正航天器指向误差。航天器指向是由许多不同的方法确定的,首选的是恒星跟踪器。另一种方法是水平平衡传感器。对于SSM/I,没有给出指向信息,因此假定它是正确的。TMI具有动态指向校正,在轨道内改变,因为在轨道推进之前使用的地平线传感器不如星跟踪器准确。在轨道推进后,地平线传感器被禁用,指向是由两个机载陀螺仪确定的,也不如星跟踪器精确。AMSR-E没有指向问题,因为AQUA卫星有一个恒星跟踪器。ADEOS-II上的AMSR需要进行动态修正,而WindSat需要对滚转/俯仰/偏航进行简单的固定修正。

当反射镜旋转时,在地球的边缘将开始包含障碍物,如卫星本身或冷反射镜的一部分。此外,在扫描过程中,天线旁瓣图案可能会导致来自航天器不同部分的贡献。每台仪器都需要这种沿扫描校正。

接下来我们执行天线方向校正(APC)。APC是在发射前确定的,包括溢出值和交叉极化值。发射后,调整溢出和交叉极化值,使测量的天线温度与RTM模拟的天线温度匹配。所有仪器都需要这种校正。

只有一些辐射计需要热负荷热梯度校正。从微波辐射计的计数中确定结核是使用两个已知的温度来推断地球场景的温度。对于每次扫描,天线馈角将观察一面反射冷空间(已知温度为2.7 K)的镜子和一个由几个热敏电阻测量的热吸收器。假设是线性响应,地球场景的温度是通过对这两个已知的测量值(热和冷)拟合一个斜率来确定的。乐动体育官方2.0乐动苹果手机这个两点校准系统连续地补偿辐射计增益和噪声温度的变化。这种看似简单的校准方法充满了微妙的困难。只要我们注意到月球何时侵入冷空间视图并移除月球影响的值,冷镜就相对没有问题。热吸收器的问题更大。热敏电阻常常不能充分地测量穿过热吸收器的热梯度。例如,由于AMSR-E热负载的设计缺陷,需要对AMSR-E进行热负载校正。 The hot load acts as a blackbody emitter and its temperature is measured by precision thermistors. Unfortunately, during the course of an orbit, large thermal gradients develop within the hot load due to solar heating making it difficult to determine the average effective temperature from the thermistor readings. The thermistors themselves measure these gradients and may vary by up to 15 K. Several other radiometers have had similar, but smaller, issues.

最后,假定主反射镜是一个发射率为0.0的完美反射镜,但情况并非总是如此。TMI测量中的偏差归因于主天线的退化乐动苹果手机乐动体育官方2.0,因为在TMI低空(350公里)存在的原子氧导致石墨主天线上薄的、气相沉积的铝涂层迅速氧化。因此,测量的辐射由反射的地球景象和天线发射组成。在标定过程中,天线的发射率为3.5%。天线发射率校正利用仪器热敏电阻的附加信息来估计天线温度,从而减少时间方差的影响。对于所有的TMI通道,这个发射率是恒定的。SSMIS仪器也有一个发射天线,发射率似乎随着频率的变化而增加,从0.5%到3.5%。

数据可用性和访问

亮度温度被视为一种中间产物,而不是典型的地球系统数据记录(ESDR)。我们的各种仪器的亮度温度数据可通过下表中列出的不同数据中心获得。

仪表/卫星 RSS亮度温度数据可用性
仪器明温存取表(2014年8月更新)

SSMI DMSP上
(f08, f10, f11, f13, f14, f15)

由NOAA NCDC以netCDF格式分发的RSS V7 TBs

SSMIS DMSP上
(F16 F17)

由NOAA NCDC以netCDF格式分发的RSS V7 TBs
WindSat在科里奥利 RSS V7 tb不是公开可用的
在电影剧情TRMM RSS V7 tb不是公开可用的
amsr - e) NSIDC分发的RSS V7 TBs(注:NSIDC在他们的系统中使用了不同的版本号)
AMSR2在GCOM - W1上 RSS V7 tb不是公开可用的

有两个文档可以进一步描述用于SSM/I和SSMIS的netCDF RSS V7 TB数据产品的内容(参见左边的链接)。

SSM/I和SSMIS传感器可在以下时间段获取亮度温度数据:

仪器 开始日期 截止日期
F08 SSM / I 1987年7月 1991年12月
F10 SSM / I 1990年12月 1997年11月
季SSM / I 1991年12月 2000年5月
F13 SSM / I 1995年5月 2009年11月
F14 SSM / I 1997年5月 2008年8月
F15 SSM / I 1999年12月 现时(2006年8月后切勿用于气候研究)
F16 SSMIS 2003年10月 现在
F17 SSMIS 2006年12月 现在
F18 SSMIS 2009年10月 目前(数据目前无法在RSS上获得)
F19 SSMIS 2014年4月 目前(数据目前无法在RSS上获得)