上层空气温度

介绍 RSS发出产品 不确定性 最近的更新 参考

介绍

术语“上空气”是指大气层的良好地在地球表面上方。该区域的气氛温度是基本的气候变量。最近的大气温度变化归因于人类诱发的气候变化。继续监测大气温度至关重要,这对于推进我们对变化大气组成的敏感性的理解至关重要。

上空气温度的测量方法

有几种方法可以用来测量高空空气。

  • 无线电探空仪(通常称气球)。这些是氦气的气球升起的小仪器。manbet客户端2.0万博吧通过温度,压力和湿度传感器进行的测量被收射到表面。

    • 好处
      • 直接测量温度
      • 高垂直分辨率
    • 缺点
      • 有限的空间采样
      • 更换仪器和方法的校准问题
  • 微波发声器。这些是卫星传播的仪器,可测量在微波频率下的地球发光,这使得科学家们推测厚大气层的温度。
    • 好处
      • 全球覆盖率以高SAMPLNG率
    • 缺点
      • 粗垂直分辨率
  • 红外蜂鸣器。这些是卫星传播的仪器,可测量在红外频率下的地球发光,这使得科学家使用反转算法检索厚大气层的温度。
    • 好处
      • 全球覆盖率以高采样率
      • 适度的垂直分辨率
    • 缺点
      • 云和其他气溶胶污染的敏感性
  • GPS无线电掩星。该方法利用卫星搭载的GPS接收器来测量地球大气对GPS信号的折射。这样就可以恢复垂直温度和湿度分布。
    • 好处
      • 绝对校准
      • 高垂直分辨率
      • 覆盖全球
    • 缺点
      • 只有大约10年的数据
      • 与卫星传输的探测器相比,更频繁的抽样。

RSS上部气温产品

RSS上空气温度产品基于通过的测量万博吧manbet客户端2.0微波声纳.微波探测器能够通过测量不同频率的氧分子的热发射来检索大气的垂直温度曲线。这些测量是开manbet客户端2.0万博吧发用于大气温度的长期监测的准确系统的关键因素,特别是在具有大量无限制地测量的区域中。RSS空气温度产品由由此产生的测量组装万博吧manbet客户端2.0MSUAMSU极地轨道卫星上的仪器。我们正在努力使用最新的微波探测仪atm。万博吧manbet客户端2.0

MSU在NOAA极性轨道平台上运行的微波探测单元(MSU)是1978年底到2000年初的卫星温度型材的主要来源。MSU是交叉轨道扫描仪,其在氧吸收带下肩上的50.3至57.95GHz的四个通道中进行了微manbet客户端2.0万博吧波辐射的测量。这四个通道测量了通过较低平流层跨越表面的四个厚层的大气温度。最后一个MSU仪器,NOAA-14,2005年停止了可靠的操作。

AMSU“先进微波探测仪”于一九九八年投入运作。AMSU设备与msu类似,但使用更多的通道进行测量,从而在更多层的大气中采样,测量足迹更小,从而提高了空间分辨manbet客户端2.0万博吧率。通过使用最接近MSU仪器中通道的AMSU通道,我们可以扩展到目前基于MSU的数据集。此外,我们还完成了对AMSU通道10-14的初步分析,该通道从平流层下层到上层测量温度,远高于MSU最高通道。这些仅由AMSU提供的数据集始于1998年年中NOAA-15卫星上第一个AMSU的发射。仅由amsu提供的数据集现在有14年的时间,已经足够用来调查平流层中高层的长期变化了。

ATM将来,AMSU仪器将被淘汰,并用先进的技术微波调音器(ATM)替换。第一个ATM于2011年10月28日推出。ATMS的测量尚未在我们的数据集中使用。万博吧manbet客户端2.0我们正在努力用AMSU交叉ATM,以便将来包括ATMS测量。万博吧manbet客户端2.0

所有微波探测仪都是为天气预报的日常业务用途而开发的,因此通常没有校正到气候研究所需的精度。只有仔细地对MSU、AMSU和ATMS仪器的数据进行校正,才能从它们的测量数据中提取出气候质量数据集。万博吧manbet客户端2.0

从RSS的微波探测数据产品

我们生成3个单通道MSU / AMSU数据集(TMT,TTS和TLS),其延迟回到1978年后,以及5个单通道AMSU的数据集(C10,C11,C12,C13和C14),该数据集开始于中期TLT是通过计算在不同地球入射角的测量之间的加权差来构造的更复杂的数据集,以推断MSU通道2和AMSU通道5在大气中更低的测量。万博吧manbet客户端2.0另外,有2个多通道数据集,TTT和C25,其由单通道数据集的加权组合构成。每个RSS数据产品中使用的卫星和频道,以及每个产品的加权功能如下所示。只有AMSU的数据集(C10-C14,C25)在其开发过程中相对较早,并且应该被认为是初步的,或者在C13和C14的情况下,实验。

RSS大气温度产品中使用的通道和卫星:

TLT TMT. 到达目标时间 TTS TLS 10大 C11 C12 C13 这件
Tiros-N. 2 2 2,4 - 4. - - - - - -
NOAA-06. 2 2 2,4 - 4. - - - - - -
NOAA-07. 2 2 2,4 - 4. - - - - - -
NOAA-08. 2 2 2,4 - 4. - - - - - -
NOAA-09. 2 2 2,4 - 4. - - - - - -
NOAA-10 2 2 2,4 3. 4. - - - - - -
NOAA-11. 2 2 2,4 3. 4. - - - - - -
NOAA-12 2 2 2,4 3. 4. - - - - - -
NOAA-14. 2 2 2,4 3. 4. - - - - - -
NOAA-15. 5. 5. 5、9 7. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 10-13
NOAA-16 - - - - - 10. 11. 12. 13. 14. 10-13
NOAA-17. - - - - - - - - - -
NOAA-18. 5. 5. 5、9 7. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 10-13
METOP-A 5. 5. 5、9 7. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 10-13
阿卡 5. 5. 5、9 7. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 10-13
NOAA-19. 5. 5. 5. * * * * * * * *
METOP-B 5. 5. 5. * * * * * * * *
开始年份 1978年 1978年 1978年 1987年 1978年 1998年 1998年 1998年 1998年 1998年 1998年
结束一年 现在 现在 现在 现在 现在 现在 现在 现在 现在 现在 现在
到期 稳定的 稳定的 稳定的 稳定的 稳定的 预备考试。 预备考试。 预备考试。 擅长。 擅长。

预备考试。

每个产品测量厚层中大气的平均温度。这种亮度温度tB.卫星测得的温度可以描述为大气温度T对地球表面高度Z的积分气氛加权W(Z),加上地球表面τεT辐射的贡献较小冲浪


加权功能的确切形式取决于所测量的大气柱的温度,湿度和液体含水量。然而,基于大气的平均状态的代表性加权函数有时是有用的。我们根据美国FTP站点的美国标准气氛提供加权功能密歇根州立大学/ weighting_functions每个MSU/AMSU产品。这些加权函数也绘制在下面的图1中。

图1所示。每个RSS产品的权重函数。垂直加权函数描述了大气中某一层所发射的微波辐射对卫星在大气上方测量到的总强度的相对贡献。


单通道数据集(TMT, TTS, TLS, C10, C11, C12, C13, C14)

单通道数据集主要是通过计算近地视图的平均值来构建的(MSU的中央5个视图,AMSU的中央12个视图)。例外情况是来自AMSU的TLS,它使用一组离地视图来更紧密地匹配来自MSU信道4的测量值。万博吧manbet客户端2.0看到Mears等,2009a更多细节。显示用于近Nadir产品和TLT的占地面积的地图如下图2所示。TLT,TTT和C25采用更复杂的方法构建。

图2. MSU仪器的两个示例扫描。卫星在南方往北方向行驶,并扫描(大致)向东扫描,每次扫描都会制作11个离散测量。万博吧manbet客户端2.0用于构造来自顶部扫描的近Nadir MSU产品(TMT,TTS,TLS)的脚印以绿色显示。每个占用量码中的数字是在构建给定扫描的平均值时分配给占用的权重。用于构建TLT的足迹在较低扫描中以红色和蓝色显示,具有红色表示负重。

TLT(温度降低对流层)


通过在近肢视图之间计算MSU2(或AMSU5)测量的加权差异来构造TLT,并且来自靠近Nadir的相同信道的测量值,如MSU的情况下可以在图2中看到。万博吧manbet客户端2.0这具有将MSU2(或AMSU5)测量的效果降低,并去除大部分的平流层影响。万博吧manbet客户端2.0由于差异涉及在不同位置进行的测量,并且由于所使用的重量的绝对值,因此通manbet客户端2.0万博吧过该过程添加了额外的噪声,增加了最终结果中的不确定性。有关详细信息,请参阅米尔斯等人,2009b

TTT(总对流层温度)


TTT是通过计算TMT和TLS的线性组合制造的多通道组合产品。TTT = 1.1 * TMT - 0.1 * TLS。这种组合具有降低较低平流层的影响的效果,如图3所示。在更简单的TMT产物中,大约10%的重量来自较低的平流层。由于较低的平流层在大多数位置进行了冷却,因此导致TMT的Decadal趋势低于中上层和上层的趋势。TTT是提出的傅和约翰逊,2005年

图3。左侧面板显示了TMT和TLS加权函数的加权版本。右面板蓝色表示TTT = 1.1*TMT - 0.1*TLS的权重函数,黑色表示未修改的TMT权重函数。

这件


如图4所示,C25采用AMSU通道10、11、12、13的线性组合构造。

C25 = 0.258* c10 + 0.215* c11 + 0.409* c12 + 0.122* c13

该通道的加权函数与平坦散探测单元(SSU)的频道25(有时称为通道1)的加权函数紧密匹配,并且该产品旨在用于扩展现有的SSU通道25。

图4.左侧面板显示C10通过C13加权函数的加权版本。右图显示了黑色C25的加权功能,具有蓝色SSU通道25(有时称为SSU通道1)的加权函数。

其他研究小组的微波探空数据产品万博网址是什么


其他一些研究小组也从MSU和AMSU万博网址是什么的仪器中获得了数据集。其中,只有uah.明星数据集目前正在更新中。其他先前的工作由Prabhakara等人和Vinnikov等人完成,但这些数据集目前没有更新,也没有延伸到现在。

全球和地区时间序列


可以使用a查看全局和区域平均时间序列的时间序列的曲线图可以使用a查看每个数据集的温度异常序列时间序列浏览工具.下面显示了几个可用的图示例。
图5.全局平均温度异常时间序列,用于温度降低对流层(TLT)。在过去3个十年中,该情节显示了对流层,这归因于人为造成的全球变暖。(单击图形以转到时间序列浏览工具。)
图6.全球平均温度异常时间序列,用于温度下划线(TLS)。该地块在过去的3年中显示了较低平流层的冷却。这种冷却是由臭氧耗竭和温室气体增加的组合引起的。在最近的十年中,冷却率大幅下降。(单击图形以转到时间序列浏览工具。)
图7。平流层中层AMSU 13通道全球平均温度异常时间序列。这幅图显示了平流层中层在最近的15年里冷却了,即使是在平流层下层停止冷却的情况下。(单击图形以转到时间序列浏览工具。)

截止趋势


长期趋势对于检测全球气候变化以及将这些测量结果与气候模型的产出进行比较有用。

对于我们生产的所有MSU / AMSU数据集,已经为2.5度规模的全球趋势的地图制作,可以使用a查看浏览工具.趋势地图在每个通道的时间段计算每个数据集类型的每个通道的时间段计算。

从82.5S到82.5N (70 ~ 82.5N通道TLT)的全球平均趋势如下表所示,包括2013年3月的数据:

开始时间

停止时间

# 年

全球趋势

通道TLT

1979年

30+

0.184 k /十年

TMT频道

1979年

30+

0.139 k /十年

通道到达目标时间

1979年

30+

0.179 k /十年

TTS频道

1987年

22+

TLS频道

1979年

30+

每月,全局时间序列是每个通道的亮度温度异常,以及线性适合时间序列(图7).通过从平均亮度温度减去平均月值(每条通道的1979年至1998年的平均)来计算异常从平均亮度温度计算。

每月平均每月异常


我们也提供包含每个MSU/AMSU通道在多个纬向带上的月平均异常的文本文件。此外,这些平均值是在陆地、海洋和陆地+海洋空间子集上执行的。异常的计算方法是将每个通道1979年至1998年的平均数据与每个月的平均亮度温度减去。1979年到1998年的12个月意味着包含在ftp服务器上可用的netCDF文件中(ftp.remss.com/msu)

处于自由平均的月度异常以文本格式可用

每月浏览图像


每个数据集的MSU/AMSU亮度温度和亮度温度异常的月图可以使用一个浏览工具,或从我们的FTP服务器下载(ftp.remss.com/msu).每个月的地图是一个144 x 72(2.5度分辨率)的亮温网格数据集。根据我们每月的日循环气候学,亮度温度被调整为与当地午夜的时间相一致。亮温异常是月亮温与当月平均值的差值。由于可用的数据集长度不同,引用周期因产品而异。

每月图像都包括平均亮度温度或亮度温度异常。每个地图的比例位于地图的底部以供参考。缺少数据以灰色显示。由于在这些地区的测量中合并,我们不提供每月82.5度(或70s以南部)的极端。万博吧manbet客户端2.0

每月数据文件


每个数据产品有3种格式,netcdf,二进制和文本。(请参阅此页面左上角的链接以访问数据)。我们更倾向于使用NetCDF版本,但将继续为较早的格式提供。截至2016年2月,TMT和TTT是版本4.0 - 所有其他产品都是版本3.3。

netcdf文件

文件名格式

内容

RSS_TB_MAPS_CH _ ### _ v3_3.nc

月平均亮温K度。

rss_tb_anom_maps_ch_ # # # _v3_3.nc

平均每月亮度温度异常以k。1978-1998用于TLT,TMT,TTT,TTS和TLS的参考期。参考时期为1999 - 2008年,仅适用于AMSU频道C10 THRU C14。参考周期数据在NetCDF文件中提供。

uat4_tb_V03r03_avrg_ch # # # _yyyymm_yyyymm.nc3.nc

平均每月亮度温度为k。这些文件与在NCDC上存档的版本相同,除了它们在NetCDF3而不是NetCDF4中。

UAT4_TB_V03R03_ANOM_CH ### _ YYYYMM_YYYYYMMM.nc3.nc

平均每月亮度温度异常值为K.这些文件与在NCDC上存档的版本相同,除了它们在NetCDF3而不是NetCDF4中。这些文件还包含1279-1998(TLT,TMT,TTT,TTT和TTS和TLS)或1999-2008(C10 THRU C14)的平均图用于确定异常。

二进制文件

位于我们的MSU FTP网站上的每个二进制数据文件包括一个144 x 72 xnumber_of_month.数组为4字节实数。这number_of_month.目前设置为420,但是每年都会增长12次。前两个指数对应于经度和纬度(在2.5度分辨率时),最后一个索引是月号,从1978年1月开始。前10个月没有任何有效的数据,但是包括在内的第一个月对应于一年中的第一个月。这些文件还包含空数据以填充到当年结束时的数月。截至2016年2月,TMT和TTT是版本4.0 - 所有其他产品都是版本3.3。

文件名格式

内容

通道_ ### _ tb_v03_3.dat

月平均亮温

channel_ # # # _tb_anom_v03_3.dat

TMT、TTT、TMT、TTS和TLS的1978-1998年参考期平均月亮温异常。参考时间为1999-2008年,只适用于AMSU的C10至C14通道

文本格式化数据。

此格式作为服务提供给具有从UAH组中的文本格式数据中读取的现有方法的用户服务。请不要为新代码使用此格式!

阅读例程在/ MSU / MATLAB中提供用Fortran,C,IDL和MATLAB编写支持目录(ftp.remss.com/msu/support)。

这些数据也可用netCDF4格式和cf兼容的元数据国家气候数据中心,他们被称为平均层温度 - RSS。

我们的MSU/AMSU大气温度数据集的不确定性

(注意:下面的讨论只直接适用于RSS数据集的V3.3版本。我们还没有完成V4.0数据集的不确定性分析)

为什么要研究不确定性?

  • 没有现实的不确定性估计,我们就不是在做科学!
  • 在过去,从MSU/AMSU数据中得出的大量结论很少考虑数据的长期不确定性。
  • MSU / AMSU数据集的最先前错误分析集中在一起decadal-scale的趋势全球范围意味着虽然相比之下,许多应用程序都集中在较短的时间尺度和较小的空间尺度上。
  • 在这里,我们描述了对RSS MSU / AMSU产品的不确定性的全面分析。结果可用于评估所有相关时间和空间尺度的估计不确定性。

问题

我们的MSU / AMSU产品使用14个不同卫星的数据。在合并在一起之前需要互际数据。这是一个复杂的过程,如下面的流程图所示。

  • 首先,对局部测量时间(昼夜调节)和地球入射角的变化进行调整。
  • 然后,通过比较来自共轨卫星的测量来执行互际,产生一组“合并参数”。万博吧manbet客户端2.0
  • 在过程中之前出现的不确定性(例如,来自局部测量时间的调整)可能导致合并参数中的不确定性,这增加了最终结果中的不确定性。

由于误差的复杂性,因此难以使用简单的统计方法计算和描述。相反,我们使用Monte Carlo技术来产生与我们研究过的错误源一致的错误的大量可能的误差。

用于生成不确定性集合的方法的详细描述以及结果的摘要Mears等,2011年


可用的不确定性信息和建议

我们为我们生产的每个MSU / AMSU产品构建了100个实现不确定性集合。(尚未在AMSU的平流层渠道上进行不确定性分析。)这些提供不确定性的实现在NetCDF中,表单与基线温度数据完全相同。我们建议,研究人员通过使用不确定性集万博网址是什么合的每个成员重新运行他们的分析,从而使用我们的MSU / AMSU数据获得的任何结果中的不确定性,然后在获得的结果分布中评估扩散。

最近的更新

RSS 4.0频道TLT产品于2016年6月28日发布。TTS和TLS产品仍然是3.3版本。

前一个版本(3.3版)和新版本(4.0版)之间最重要的区别是:

  • 用于对漂移卫星测量时间进行调整的方法改变了。在新方法中,优化了用于这些调整的基于模型的昼夜周期气候学,使得卫星测量的差异是不同的一天的不同时间。万博吧manbet客户端2.0
  • 跨校偏移现在可以单独计算土地和海洋场景。这可以防止在陆地上的可能误差,其中改变测量时间的调整大,从不利地影响海洋的测量,那里昼夜循环接近零。万博吧manbet客户端2.0
  • 删除了几个嫌疑数据(有关详细信息,请参阅论文)。
  • 两颗新的卫星,NOAA-19和METOP-B现在正在处理中。这有助于减少采样误差和记录最后部分中由于日调整而产生的任何剩余误差。

RSS版本4.0频道TMT和TTT产品发布于2016年3月2日发布。

从3.3到4.0的变化:

这个变化代表了一个重大的升级。在构建新产品的方法上有4个重要的变化。

  • 用于对漂移卫星测量时间进行调整的方法,“昼夜调整”改变。在新方法中,优化了用于这些调整的基于模型的昼夜周期气候学,使其更准确地消除由于漂移的局部测量时间而导致的差距差异。这是最重要的变化,在1999 - 2005年期间,当NOAA-15卫星迅速漂流时,在1999 - 2005年期间导致更加变暖。
  • 跨校偏移现在可以单独计算土地和海洋场景。这可以防止误差在更大的土地测量时间调整中,从不利地影响海洋测量,其中测量时间的调整要小得多。万博吧manbet客户端2.0
  • 数据集中包含了更多的视场。之前的版本使用了MSU的中央5个(总共11个)视场,以及AMSU的中央12个(总共30个)视场。这个新版本使用了中央9个MSU视场和中央24个AMSU视场。这减少了卫星之间的差距,并有助于减少月平均值地图上的空间噪声。
  • 添加到DataSet中,两个新的卫星NoaA-19(2009年的数据开始)和MetoP-B(2012年的数据开始)。

有关新版本的更多详细信息,请参阅最近接受的纸质,描述了介绍气候杂志。本文的早期在线版本是网上

有关早期版本更改的更多详细信息和信息,请参阅我们的rss_msu_amsu_version_notes.

参考

米尔斯,c.a.和F. J. Wentz, (2017)利用日效应优化调整的卫星衍生的对流层低层大气温度数据集《气候变化研究进展》,2015年第3期,doi: 10.3969 / j.i ssn . 0253 - 5733.2017.04.018。

Mears,C. A.和F. J.Ventz,(2016)卫星反演的对流层温度趋势对日循环调整的敏感性,气候杂志,29(10),3629-3646,DOI:DOI:10.1175 / JCLI-D-15-0744.1。

MEARS,C. A.,F. J.Vedz和P. W. Thorne(2012年)评估微波探测单元 - 无线电探测器比较的价值在对流层气温气候数据记录中确定误差《地球物理学。Res., 117(D19), D19103, doi:10.1029/2012JD017710。

Mears,C. A.,F. J.Ventz,P. Thorne和D. Bernie(2011)使用蒙特卡罗估计技术评估来自MSU和AMSU的大气温度变化的不确定性《地球物理学。Res,116,D08112,DOI:10.1029 / 2010JD014954。

Mears,C. A.和F. J.Ventz,(2009)基于MSU和AMSU微波探测仪的RSS V3.2低层对流层数据集的构建,大气和海洋技术,26,1493-1509。

Mears,C. A.和F. J.Ventz,(2009)MSU和AMSU微波调位遥感系统的遥感系万博体育app网页注册统V3.2大气温度记录,大气和海洋科技,26,1040-1056。

米尔斯,c.a.和F. J. Wentz, (2005)漂移测量时间对卫星衍生的降低对流层温度的影响《科学》,309,1548-1551。

米尔斯,c.a, M. C. Schabel和F. J. Wentz, (2003)MSU通道2对流层温度记录的再分析,气候学报,16(22),3650-3664。

Prabhakara,C.,R. Iacovazzi Jr,J.-M。Yoo,G. Dalu。“全球变暖:卫星观察估计”地球物理研究字母万博网址是什么,卷。27(21),3517-3520,2000。

Vinnikov, K. Y., N. C. Grody, A. Robock, R. J. Stouffer, P. D. Jones, M. D. Goldberg。“地面和对流层的温度趋势”地球物理研究杂志万博网址是什么,111,D03106,2005。

Prabhakara,C.,R. Iaacovazzi,J. M. Yoo和G. Dalu。“全球变暖:来自卫星观察的证据”地球物理研究字母万博网址是什么, 27,3517 - 3520,2000。

Fu,Q.和C. M. Johanson。“卫星衍生的对流层温度趋势的垂直依赖性”地球物理研究字母万博网址是什么,32,l10703,2005。

j。r。克里斯蒂,r。w。斯宾塞,w。d。布拉斯韦尔。密歇根州立大学对流层温度:数据集构建和无线电探空仪比较大气和海洋技术学报,卷。17,pp。1153-1170,2000。

确认

MSU / AMSU数据由遥感系统产生。万博体育app网页注册多年来,我们收到了从多个来源开发这一数据集的支持,包括Noaa的全球计划,Noaa气候计划办公室和Noaa气候数据记录计划。NOAA的气候数据记录计划支持当前数据集(版本3.3)的生产,而NASA的地球科学部门目前支持用于生产数据集的方法的改进,这是科学任务理事会的一部分。

如何引用这些数据

TLT:

台湾海陆运输公司:

到达目标时间:

  • Mears,C. A.和F. J.Ventz,(2016)卫星反演的对流层温度趋势对日循环调整的敏感性,气候杂志,29(10),3629-3646,DOI:DOI:10.1175 / JCLI-D-15-0744.1。
  • Fu,Q.和C. M. Johanson。“卫星衍生的对流层温度趋势的垂直依赖性”地球物理研究字母万博网址是什么,32,l10703,2005。

TTS和TLS:

不确定性估计:

无线电探空仪比较: