国内外7种常用南极被动微波海冰密集度产品的比较与评估

围绕国内外机构发布的南极被动微波海冰密集度产品(PM-SIC)的差异和精度问题,应用MODIS和Sentinel-1反演的海冰密集度,对德国不莱梅大学(产品UB-AMSR2/ASI)、美国冰雪数据中心(产品NSIDC-SSMIS/NT、NSIDC-SSMIS/CDR、NSIDC-AMSR2/NT2)、欧洲气象卫星应用组织海洋与海冰卫星应用中心(产品OSI-SAF/BR-BST)、国家卫星海洋应用中心(产品NSOAS-SMR/NT)和国家卫星气象中心(产品NSMC-MWRI/NT2)发布的7种南极海冰密集度产品进行比较与评估。结果表明:(1)NSIDC-SSMIS/NT与NSIDC-SSMIS/CDR海冰密集度具有较高的一致性(平均偏差为-0.08%,相关系数为0.99),NSOAS-SMR/NT与NSIDC-AMSR2/NT2间的差异最大(平均偏差为-14.41%,相关系数为0.81);(2)7种PM-SIC的变化趋势一致,NSOAS-SMR/NT和NSMC-MWRI/NT2与其他PM-SIC的偏差具有明显的季节性差异;(3)NSOAS-SMR/NT和NSMC-MWRI/NT2与其他PM-SIC均在印度洋扇区、别林斯高晋海和阿蒙森海扇区绝对偏差较大,在罗斯海扇区差异最小。偏差较大的区域主要分布在海冰边缘区及近陆地海域,在高密集度区域差异较小;(4)应用MODIS与Sentinel-1反演的海冰密集度对7种PM-SIC验证表明,NSMC-MWRI/NT2与验证数据的一致性最高。NSOAS-SMR/NT、UB-AMSR2/ASI和OSI-SAF/BR-BST海冰密集度偏低,而NSMC-MWRI/NT2、NSIDC-AMSR2/NT2、NSIDC-SSMIS/CDR和NSIDC-SSMIS/NT海冰密集度偏高。不同海冰密集度产品的比较与评估可为发展遥感反演算法、研制和应用高质量的海冰密集度产品,更好地监测南极海冰动态变化提供依据和参考。

利用FY-3B MWRI遥感数据反演南极海冰表面积雪厚度

海冰表面积雪厚度是冰冻圈和全球气候系统的重要组成部分,在海洋、海冰和大气的能量传输中起着关键的作用。针对目前缺乏南极海冰表面积雪厚度国产卫星遥感数据产品的问题,本文探索应用FY-3B MWRI被动微波亮温数据开展南极海冰表面积雪厚度的遥感反演研究。结果表明基于2016年FY-3B MWRI 18.7 GHz、36.5 GHz垂直极化亮温及海冰密集度数据,采用Comiso03模型反演的积雪厚度结果较Markus98更好,与AWI2016年部署在威德尔海的浮标(2016S31、2016S37、2016S40)观测的积雪厚度同日同像元对比的偏差为-1.72 cm。FY-3B MWRI反演的2016年南极海冰表面积雪厚度与美国雪冰数据中心发布的GCOM-W1 AMSR-2积雪厚度产品整体上具有较好的一致性(时空平均偏差为-0.11 cm、相关系数为0.90),积累期和稳定期(4—10月)两者差异较小(时空平均偏差为-0.81 cm,相关系数为0.93),消融期(11月—次年3月)差异较大(时空平均偏差为2.76 cm,相关系数为0.85),差异主要分布在威德尔海北部和东南极冰边缘区。开展FY-3B MWRI南极海冰表面积雪厚度遥感反演研究可为应用国产卫星数据开展业务化极地冰雪环境动态监测、评估南极海冰变化及其全球效应提供科学数据和技术支撑。