Simulación y validación de los algoritmos de la temperatura de la superficie terrestre para los datos de MODIS y AATSR

Abstract

Se ha construido una base de datos de perfiles de radiosondeos atmosféricos, de alcance global y para situaciones sin nubes, con la finalidad de simular medidas radiométricas desde sensores abordo de satélite en el infrarrojo térmico. El objetivo de la simulación era generar algoritmos de "split-window" (SW) y ángulo dual (DA) para obtener la temperatura de la superficie terrestre (LST) a partir del Terra/Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) y de los datos del Envisat/Advanced Along Track Scanning Radiometer (AATSR). La base de datos contiene 382 perfiles de radiosondeo obtenidos desde la superficie terrestre, con una distribución casi uniforme en contenido de agua precipitable entre 0 y 5.5 cm. Los cálculos de transferencia radiativa fueron realizados con el código MODTRAN 4 para seis ángulos de visión diferentes entre 0 y 65°. Los espectros de radiancia que resultaron se integraron con las funciones del filtro de respuesta de las bandas 31 y 32 del MODIS y en los canales del AATSR a 11 y 12 µm. Utilizando la base de datos de simulación, se desarrollaron los algoritmos SW adaptados para los datos de MODIS y AATSR. Los dos tipos de algoritmos son cuadráticos en la diferencia de la temperatura de brillo y dependen explícitamente de la emisividad de la superficie terrestre. Estos algoritmos SW y DA fueron validados con medidas del suelo reales de LST tomadas simultáneamente con las observaciones de MODIS y AATSR en una zona de arrozales ancha, llana y térmicamente homogénea situada cerca de la ciudad de Valencia, España. Los resultados obtenidos no mostraron ningún error sistemático y tenían una desviación estándar de alrededor de ± 0.5 K para los algoritmos SW en el nadir de los dos sensores; el algoritmo SW utilizado en la visión hacia delante tuvo como resultado un error sistemático de 0.5 K y una desviación estándar de ± 0.8 K; los resultados menos precisos se obtuvieron en los algoritmos DA con un error sistemático cercano a -2.0 K y una desviación estándar cercana a ± 1.0 K.