WindSat海表面溫度產品與Hadley中心海溫資料對比分析

朱恩澤 石漢青 張 雷解放軍理工大學氣象海洋學院

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WindSat海表面溫度產品與Hadley中心海溫資料對比分析

朱恩澤 石漢青 張 雷
解放軍理工大學氣象海洋學院

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評估值50萬

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行業曲線

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基于Hadley中心HadISST海溫資料對2015年WindSat海溫產品進行了對比驗證。結果表明，WindSat SST與HadISST之間的平均偏差為0.04℃，標準偏差為0.61℃。夏季和冬季WindSat SST的誤差較大，而春季和秋季誤差相對較小。

海表面溫度（sea surface temperature，SST）是海洋和大氣科學研究中的重要參數之一。是氣候變化和海-氣相互作用中的關鍵因素。衛星遙感技術能夠獲取全球范圍內具有空間和時間連續性的海表面溫度數據。紅外遙感和微波遙感是衛星遙感海表面溫度的兩種主要方法。紅外遙感主要基于分裂窗技術，相比微波遙感具有較高的空間分辨率，但是其易受大氣狀況尤其是云層遮擋的干擾，影響著反演的精度或造成反演的空白；微波遙感可以提供全天候條件下的測量，能在一定程度上克服云等因素的干擾。國內為相關學者已對衛星遙感的海表面溫度數據進行過驗證工作，Meissner 和Wentz利用RSOI（Optimum Interpolated）數據對2003年至2006年的WindSat SST數據進行對比分析，發現平均偏差為-0.11℃，標準偏差為0.66℃。本文利用Hadley中心的HadISST數據中的海溫資料對WindSat海溫資料進行了驗證分析。

數據及方法

WindSat數據

WindSat于2003年1月搭載在Coriolis衛星上發射升空，是全球第一顆星載全極化微波輻射計。它由美國國家海軍研究實驗室和海軍空間技術中心共同研制。本文使用的WindSat SST數據，是由RSS（Remote Sensing System）處理發布的第7版（v7）全球月平均數據，時間為2015年1月至12月，空間分辨率為0.25°×0.25°。其反演算法繼承于AMSR-E的海表面溫度反演方法，即多元線性回歸算法3（Meissner and Wentz，2005， 2007）。

HadISST數據

圖1 WindSat SST與HadISST海溫對比分析

圖2 WindSat SST與HadISST間平均偏差和標準偏差月際變化

HadISST（Hadley Center Sea Ice and Sea Surface Temperature Data）數據集包括全球月平均海溫數據和海冰數據，其海溫數據被廣泛應用。該數據集由英國氣象局（Met Office）下屬的Hadley制作發布。其實測資料來源于MDB（Met Office Data Bank），并使用COADS（Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set）資料彌補MDB資料的缺失部分。HadISST數據的格點分辨率為1°×1°，包括了從1870年至今的海表面溫度。本文使用的HadISST數據從Met Office Hadley網站http：//www.metoffice.gov.uk/hadobs/hadisst/獲得，時間為2015年1月至12月。

匹配方法

由于HadISST海溫資料的空間分辨率為1°×1°，低于WindSat SST的0.25°×0.25°，為便于配對比較，將WindSat SST權重平均到1°×1°格點，使WindSat SST與HadISST資料格點吻合。

整體對比

WindSat SST與HadISST海溫資料的對比結果如圖1所示。匹配所得數據組數為361031組，WindSat與HadISST之間平均偏差為0.04℃，標準偏差為0.61℃。根據3sigma原則畫出μ±3σ線，即在數據樣本量足夠大的情況下，距平均值正負3倍標準偏差范圍的置信度水平能達到99.73%，μ±3σ范圍外的數據可以視為較大誤差數據，可以看出WindSat與HadISST總體誤差較小，WindSat SST整體偏高于HadISST。在較低溫度（0-5℃）和較高溫度（25-30℃）段，兩種資料的偏差相對較小。

WindSat SST與HadISST間誤差月際變化

圖2為WindSat SST與HadISST間平均偏差和標準偏差月際變化情況。總體來看，WindSat SST高于HadISST的月份較多，偏差最大值出現在8月，超過0.1℃。2月、5月以及10月的平均偏差接近0℃，7月～9月以及11月～12月的平均偏差較大，均大于0.8℃。1月份WindSat SST與HadISST的平均偏差為負，即WindSat SST低于HadISST。兩種資料之間的標準偏差在1月、7月和8月較大，超過0.64℃。平均偏差的谷值出現在4月、5月以及11月、12月，均低于0.6℃。可以發現，夏季和冬季WindSat SST的誤差較大，其中7、8月和1月尤為明顯，而春季和秋季誤差相對較小。

結語

本文以2015年的WindSat SST數據為主要評估對象，以Hadley中心的HadISST海溫數據為主要驗證數據進行了對比分析。得到WindSat SST與HadISST之間平均偏差為0.04℃，標準偏差為0.61℃。在0～5℃和25～30℃溫度段，WindSat SST與HadISST偏差相對較小。夏季和冬季WindSat SST的誤差較大，其中7、8月和1月達到最大，春季和秋季誤差則相對較小。

10.3969/j.issn.101- 8972.2016.12.021