Разработка метода коррекции определения температуры водной поверхности по спутниковым данным. Расчет значений температуры при помощи прикладного программного пакета APT Viewer. Отображение полученных значений температуры воды озера Байкал в графиках.
Аннотация к работе
Он принадлежит к числу наиболее важных фундаментальных характеристик океана. Важность регулярных измерений температуры воды на поверхности и по глубине, в сочетании с измерениями солености и плотности высока хотя бы из того, что эти параметры входят во все термогидродинамические уравнения и модели, описывающие состояние Мирового океана, формы его многообразных движений, процессы его взаимодействия с атмосферой, механизмы усвоения океаном энергии солнечных лучей. Температура воды является активирующим или ограничивающим фактором, проявляясь во всех звеньях пищевой цепи морских сообществ, начиная с процесса фотосинтеза первичного органического вещества, через фитопланктон и фитобентос к растительноядному зоопланктону, к макропланктону и нектону. Температура, а именно ее изменение в пространстве и во времени, является одним из важнейших показателей биологической продуктивности вод океана, морей и рек, на которую оказывает как прямое, так и косвенное влияние. Традиционные технические средства измерений, традиционные методы сбора информации о температуре поверхности океана никогда не смогут обеспечить полный сбор необходимой информации для решения поставленной задачи.Для выявления характеристики излучения нагретых тел введено понятие абсолютно черного тела (АЧТ), т.е. тела, поглощающего все падающее на него излучение, независимо от его спектрального состава. При дифференцировании формулы (2), получается зависимость положения максимума спектральной плотности излучения от температуры - закон Голицина - Вина: (4) Из формул (1), (4), следует, что все тела, имеющие температуру выше абсолютного нуля, излучают электромагнитную энергию, при этом количество энергии и диапазон длин волн, соответствующий максимальному излучению, зависит от температуры самого объекта (рис.1). Однако, учитывая, что Солнце излучает энергию равномерно по сфере, а в направлении Земли распространяется лишь очень малая часть этого излучения, учитывая угловой размер Солнца 0,5° при наблюдении с Земли, а также то, что часть солнечного излучения поглощается в земной атмосфере, позволяет выявить, что в дистанционном зондировании солнечное излучение соизмеримо с излучением земной поверхности при длинных волнах мене 3 мкм, в более длинноволновой области излучением Солнца можно пренебречь по сравнению с излучение Земли (рис. Под ИК излучением понимается электромагнитное излучение, занимающую спектральную область между красным концом видимого диапазона длина волн составляет 0,75 мкм и коротковолновым радиоизлучением - СВЧ, длина волн составляет 1-2 мкм.Выбор из снимка заданного района исследования, при помощи программного пакета APT Viewer.Программный пакет APT Viewer позволяет открывать и просматривать изображения проходов спутника NOAA, накладывать географическую привязку, вычислять температуру поверхности, влажность, давление, количество выпадаемых осадков, NDVI и т.п. Расчет значений температуры при помощи прикладного программного пакета APT Viewer и порогового метода коррекции температуры водной поверхности, а также применение коэффициентов рассеяния Релея и Ми в случае, когда обрабатываемые снимки сделаны спутником с 6.00 до 8.00 часов местного времени. Задавая требуемые параметры, в программном пакете APT Viewer проводим выбор района исследования. Данный этап работы включает в себя загрузку снимка в программный пакет APT Viewer полученного со спутника при помощи его записи этим же программным пакетом в формате .mac, формат графических данных - для дальнейшей работы. Потом мы начинаем вычислять температуру по пороговому методу коррекции температуры водной поверхности.Значения температурного хода вводного поля получены двумя способами: методом измерений температуры водной поверхности по спутниковым данным с учетом атмосферной коррекции и по наземным данным судовых измерений. Введен пороговый метод коррекции температуры водной поверхности учитывающий поправки температуру на облачность.
Вывод
1. Значения температурного хода вводного поля получены двумя способами: методом измерений температуры водной поверхности по спутниковым данным с учетом атмосферной коррекции и по наземным данным судовых измерений. Тепловые изображения о. Байкал получены со спутника NOAA за период с 01.06.2010 по 31.08.2010 год.
2. Проведена модернизация программного пакета APT Viewer в виде учета поправок на параметры рассеяния атмосферы.
3. Введен пороговый метод коррекции температуры водной поверхности учитывающий поправки температуру на облачность.
4. Установлено, что спутниковые системы занижают температуру водной поверхности в результате влияния атмосферы более чем на 30% относительно судовых измерений, введение поправок уменьшает эти отклонения, и они составляют не более семи процентов.
5. Результаты представлены в виде графиков и таблицы значений температуры поверхности воды за исследуемый период. Полученные результаты находятся в удовлетворительном согласии с судовыми измерениями.
Список литературы
1. Бычкова, И.А. Дистанционное определение температуры моря [текст] / И.А. Бычкова, С.В. Викторов, В.В. Виноградов. - Л.: Гидрометеоиздат. - 1988. - 361с.
2. Спутниковая система NOAA [электронный ресурс] / Электрон. дан. - М.: Государственное учреждение "Научно-исследовательский центр космической гидрометеорологии "Планета" (ГУ "НИЦ "Планета"). - 2006. - Режим доступа: http://planet.iitp.ru/spacecraft/noaa_rus.htm, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус.
3. КОСМЕК - АРТ назначение [электронный ресурс] / Электрон. дан. - М.: «Взгляд из космоса», 2008. - Режим доступа: http://www.crimea.com/~asi/kosmek.htm, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус., англ.
4. Спутник Terra: назначение, общая характеристика [электронный ресурс] Электрон. дан. - М.: Межуниверситетский аэрокосмический центр при Географическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова, 2006. - Режим доступа: http://loi.sscc.ru/bdm/sputn/terra.htm, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус., англ.
5. Тимофеев, Н.А. Радиационный режим океанов [текст] / Н.А. Тимофеев. Киев: Наукова думка. - 1983г. - 283с.
6. Кондратьев, К.Я. Влияние атмосферы на исследования природных ресурсов из космоса [текст] / К.Я. Кондратьев. - М.: Машиностроение. - 1985. - 272с.
7. Кондратьев К.Я. Атмосферный аэрозоль и его влияние на перенос излучения [текст] / К.Я. Кондратьев. - Л.: Гидрометиздат. - 1978. - 261с.
8. Дейвис, Ш.М. Дистанционное зондирование: количественный подход [текст] / Ш.М. Дейвис. М.: Недра. - 1978. - 396с.
9. Рис, У.Г. Основы дистанционного зондирования [текст] / У.Г. Рис. - М.: Техносфера. - 2006. - 336с.
11. Герман, М.А. Космические методы исследования в метеорологии [текст] М.А. Герман. - Л.: Гидрометиздат. - 1985. - 143с.
12. Хвостиков, И.А. Теория рассеяния света и ее применение к вопросам прозрачности атмосферы и туманов [текст] / И.А. Хвостиков. М.: Наука. - 1940. - 225с.