亮度温度

概述

亮度温度是对从大气顶部到卫星的微波辐射的辐射度的测量,并以等效黑体的温度表示。亮度温度(或Tb)是通过被动微波辐射仪测量的基本参数。以不同的微波频率测量的亮度温度在遥感系统中用于得出风,蒸气,云,雨水和SST产品。万博体育app网页注册尽管传感器频率,通道分辨率,仪器操作和其他辐射仪特性的差异,但使用统一的处理技术,RSS仍会产生高质量的,仔细插入的数据,并具有亮度温度数据记录在几十年中的多个仪器。在此页面的底部,我们包括有关访问亮度温度数据的信息,以及链接到更详细的信息。

什么是亮度温度?

卫星被动微波辐射仪测量原始天线计数,我们从中确定天线温度,然后计算地球的亮度温度。大型天线用于辐射计的各种通道,在操作过程中,每个天线饲料霍恩都通过一个冷热目标,以提供始终如一的校准原始计数。亮度温度(也称为结核病)是从地球大气顶部向上移动的微波辐射的辐射度的量度。从辐射计计数到顶部大圈结核的转换称为校准过程。需要几个校准处理步骤才能得出结核病值。微波辐射计TB被认为是基本气候数据记录,是我们得出风速,水蒸气,云液体水,雨速和海面温度的海洋测量值的值。万博吧manbet客户端2.0

我们从NASA,NOAA,DMSP或NRL等数据源中获得每个微波辐射计的天线温度数据文件。为了确保海洋产品的气候质量相互校准的数据集,我们首先将这些文件中的数据逆转为原始辐射计天线计数。此过程删除了数据提供商可能添加的更正或调整。一旦有了原始计数,我们就会如下所述向前推进。

处理方法

从原始辐射计计算中计算结核病是一个复杂的多步骤过程,其中必须准确地表征许多效果,并进行调整以说明它们。这些效果包括辐射仪的非线性,校准目标中的缺陷,一级天线的发射以及天线模式调节。RSS TB始终校准,因此所有传感器的结核测量值都可以用于构建多年时间序列。万博吧manbet客户端2.0在没有雨水的情况下,将无雨的海洋用作绝对校准参考和我们的最新辐射转移模型(RTM),而在没有雨水的情况下,介入的气氛可以预测最高的大气TB高度准确性。一套完整的所有SSM/I的校准描述可用。尽管文档在SSM/I传感器上描述,但该方法适用于其他辐射仪。

下表在下表中通过微波辐射计总结了一些步骤,并在下面进一步讨论。

微波辐射仪的校准步骤

地理位置分析

调整态度

沿扫描校正

绝对校准

热负荷校正

天线发射率

SSM/i NRL/RSS 是的 APC 0
SSMIS RSS 是的 APC 是的 0.5-3.5%
TMI RSS 动态的 是的 APC 3.5%
温达萨特 NRL/RSS 固定的 是的 APC 是的 0
Amsre RSS 固定的 是的 APC 是的 0
AMSR2 RSS 是的 APC 是的 0

第一步是地理位置。知道进行每个测量的确切位置是进行任何后续搭配或进行比较的确切位置。我们使用上升的减值价值,并查看小型海洋岛,并确保它们不会“移动”。如表[NRL = NRL =海军研究实验室,GSFC = Goddard Space Flight Center]所示的RSS并不总是由RSS执行。万博网址是什么地理位置的校正与仪器安装误差的校正(也称为滚动/俯仰/偏航校正)不同,这也必须解决。

表中列出的其余校正是通过将天线温度与通过辐射转移模型模拟的天线温度进行比较来执行的。遥感系统万博体育app网页注册的大气辐射转移模型(RTM)用于海面和中间的大气层,已经不断开发和完善了30多年,并且在1-100 GHz(微波)光谱中非常准确,用于海洋观测。海面模型组件包括极化风速和方向,并具有对表面发射率和散射的依赖性。我们的RTM的大气成分依赖于氧气和蒸气的最新和相关的测量。万博吧manbet客户端2.0

态度调整包括纠正航天器指向错误。航天器指向由多种不同的方法确定,首选是星形跟踪器。另一种方法是Horizo​​n平衡传感器。对于SSM/i,没有给出指向信息,因此被认为是正确的。TMI具有动态指向校正,可以在轨道内部变化,因为在轨道增强之前使用的地平线传感器不如星形跟踪器准确。在轨道增强后,禁用了地平线传感器,并从两个机上陀螺仪确定指向,也不像星形跟踪器那样准确。AMSR-E没有指向问题,因为Aqua卫星有一个星形跟踪器。ADEOS-II上的AMSR需要动态校正,而Windsat需要对滚动/俯仰/偏航进行简单的固定校正。

当镜子旋转时,在地球的边缘,视图将开始包含诸如卫星本身或冷镜的一部分等障碍物。此外,在扫描过程中,天线旁观模式可能会导致航天器不同部分的贡献。每个乐器都需要沿扫描校正。

接下来,我们执行天线模式校正(APC)。APC是在发布前确定的,由溢出和交叉极化值组成。发射后,调整了溢出和交叉极化值,以使测得的天线温度与RTM模拟天线温度相匹配。所有乐器都需要此更正。

只有一些辐射仪需要热负载热梯度校正。使用两个已知温度来推断地球场景温度,从微波辐射计的计数中测定TB。对于每次扫描,天线饲养场都可以看到一面反映冷空间(已知温度为2.7 K)的镜子和由几种热敏电阻测量的热吸收器。假设有线性响应,则通过将斜率拟合到这两个已知的测量值(热和冷)来确定地球场景温度。万博吧manbet客户端2.0这个2分校准系统连续补偿了辐射计的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侵入冷空间视图并去除受月球影响的值时,冷镜就相对无故障。热吸收器更有问题。热敏电阻通常无法充分测量整个热吸收器的热梯度。例如,由于AMSR-E热负载中的设计缺陷,AMSR-E需要进行热负荷校正。 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,假定主要反射器是一个完美的反射器,发射率为0.0,但并非总是如此。TMI测量值的偏差归因于TMI低海拔manbet客户端2.0万博吧(350 km)的原子氧的原子氧降解导致薄的,蒸气沉积的铝涂层的快速氧化。因此,测得的辐射由反射的地球场景和天线排放组成。在校准过程中推导天线的发射率为3.5%。天线发射率校正利用仪器热敏电阻的其他信息来估计天线温度,从而降低了时间方差的效果。对于所有TMI通道,这种发射率都是恒定的。SSMIS仪器还具有发射天线,在该天线中,发射率似乎是频率的函数,从0.5%变为3.5%。

数据可用性和访问

亮度温度被视为中间产品,而不是典型的地球系统数据记录(ESDR)。我们针对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。

仪器/卫星 RSS亮度温度数据可用性
仪器的亮度温度访问表(2014年8月更新)

DMSP上的SSMI
(F08,F10,F11,F13,F14,F15)

NOAA NCDC以NETCDF格式分发的RSS V7 TBS

DMSP上的SSMI
(F16,F17)

NOAA NCDC以NETCDF格式分发的RSS V7 TBS
在科里奥利上的温达萨特 RSS V7 TBS无法公开可用
TMI在TRMM上 RSS V7 TBS无法公开可用
AMSR-E在Aqua上 NSIDC分发的RSS V7 TBS(注意:NSIDC在其系统中使用不同的版本号)
AMSR2在GCOM上-W1 RSS V7 TBS无法公开可用

有两个文档可进一步描述SSM/I和SSMIS的NetCDF RSS V7 TB数据产品的内容(请参阅左侧的链接)。

亮度温度数据可用于以下时间段的SSM/I和SSMIS传感器:

乐器 开始日期 停止日期
F08 SSM/I 1987年7月 1991年12月
F10 SSM/I 1990年12月 1997年11月
F11 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 目前(2006年8月以后不要用于气候研究)
F16 SSMIS 2003年10月 当下
F17 SSMIS 2006年12月 当下
F18 SSMIS 2009年10月 现在(RSS目前尚不可用数据)
F19 SSMIS 2014年4月 现在(RSS目前尚不可用数据)