FY-3B/MWRI北极海冰密集度ASI算法反演研究

近年来,由于“北极放大”的气候效应,使得北极海冰变化受到了越来越多的关注。而作为海冰被动微波遥感的主要参数,海冰密集度SIC(Sea Ice Concentration)能够表征海冰的主要状态,可用于指导极区走航以及进行不同尺度的海冰变化研究。通过该参数还可以计算出海冰面积、海冰范围等信息,对极区冰情预测以及气候变化研究具有重要意义。本研究探讨了如何利用FY-3B/MWRI(FY-3B/MicroWave Radiometer Imager)较高分辨率通道数据来反演北极地区海冰密集度。基于ASI(ARTIST(Arctic Radiation and Turbulence Interaction STudy)Sea Ice)算法,本研究通过改进算法系点值的方法反演了北极地区海冰密集度,并将反演结果与MWRI海冰密集度产品进行了对比。首先利用Aqua/MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)反射率数据获得的海冰密集度对二者进行了验证。结果表明,本研究选用的新系点值ASI算法在全部数据集范围内的平均偏差与MWRI海冰密集度产品相当,但标准偏差和均方根误差均较之明显降低,且在海冰密集度低于95%时精度远高于MWRI产品;然后将二者与不莱梅大学的SIC_UB(Sea Ice Concentration from University of Bremen)海冰密集度产品进行了对比,其中本研究反演海冰密集度与SIC_UB产品的平均偏差和标准偏差分别为3.3%和10.6%,低于MWRI产品与SIC_UB产品之间的5.9%和16.4%;最后,对本研究反演结果、MWRI产品、NSIDC/AMSR-E(National Snow and Ice Data Center/Advanced Microwave Scanning Radiometer-EOS)产品以及SIC_UB产品的日均海冰密集度和海冰面积、海冰范围进行了时间序列对比,结果表明本研究反演海冰密集度的数值在3种统计方式下均显著低于MWRI产品,且较之更接近NSIDC/AMSR-E和SIC_UB产品。本研究利用国产卫星亮温数据反演的北极地区海冰密集度具有较高空间分辨率和较高精度,有利于北极地区气候变化的长时间序列研究。

基于FY-3 MWRI数据的北极海冰密集度反演研究

以ASI算法(ARTIST sea ice algorithm)为基础,得到基于风云3C气象卫星(FY-3C)微波辐射计(MWRI)数据的纯水与纯冰系点值,利用插值方法确定基于FY-3MWRI数据的ASI海冰密集度计算公式,采用大津法(Otsu算法)得到基于MWRI数据的天气滤波器阈值。以2016年1月数据为例,对北极海冰密集度进行反演,并与美国国家冰雪数据中心(NSIDC)以及德国不莱梅大学提供的海冰密集度产品进行对比验证。结果表明:基于MWRI数据得到的1月平均海冰面积以及平均密集度均介于二者之间,其中平均密集度与不莱梅产品更接近,仅相差1.310%。与风云卫星空间分辨率为250m的中分辨率光谱成像仪(MERSI)数据得到的结果进行对比,发现二者的海冰外缘线基本一致,MERSI数据得到的海冰密集度以及海冰面积比MWRI数据得到的结果分别高出5.029%、9.318%。因此,应用该方法可有效推进MWRI数据反演北极海冰密集度,进而监测北极海冰分布和变化。