Estimación de la temperatura y la emisividad de la superficie terrestre a partir de datos suministrados por sensores de alta resolución.

Author

Jiménez Muñoz, Juan Carlos

Director

Sobrino Rodríguez, José Antonio

Date of defense

2005-01-14

ISBN

8437061458

Legal Deposit

V-3053-2005



Department/Institute

Universitat de València. Departament de Termodinàmica

Abstract

La necesidad del conocimiento de la temperatura de la superficie terrestre para<br/>estudios medioambientales y para la administración de los recursos de la Tierra ha<br/>convertido la estimación de la temperatura desde satélite en uno de los temas de<br/>investigación más importantes en el campo de la Teledetección en el infrarrojo térmico<br/>durante las últimas dos décadas. Excepto para los componentes de la irradiancia solar,<br/>los flujos que intervienen en el balance de energía en la interfase superficie/atmósfera<br/>únicamente pueden parametrizarse a partir del uso de la temperatura de la superficie<br/>terrestre. Por lo tanto, el conocimiento de la temperatura resulta de gran interés para<br/>muchas aplicaciones, como la estimación de los balances de agua y energía,<br/>evapotranspiración, modelos de circulación general (GCM), efecto invernadero,<br/>estudios de desertificación, etc.<br/>Para obtener valores de temperatura a partir de datos de sensores a bordo de<br/>satélites lo suficientemente precisos es necesario corregir los efectos atmosféricos y<br/>angulares, así como corregir el efecto de la emisividad.<br/>Esta magnitud, que mide la eficiencia inherente de la superficie para convertir la energía<br/>calorífica en energía radiante fuera de la misma, también aporta una valiosa<br/>información, sobre todo en estudios de geología. La emisividad proporciona<br/>información acerca de la composición de las superficies, siendo por lo tanto útil para<br/>estudios de desarrollo y erosión de suelos, para detectar cambios en coberturas vegetales<br/>dispersas y para la exploración de recursos.<br/>En este trabajo se estudia en profundidad el tema de la estimación de la<br/>temperatura y la emisividad de la superficie terrestre a partir de los datos<br/>proporcionados por los sensores de alta resolución, sobre todo en la región espectral del<br/>infrarrojo térmico comprendida entre los 8 y los 13 mm. Los algoritmos y métodos<br/>desarrollados en el trabajo se aplican a imágenes DAIS y ASTER para su posterior<br/>validación. Actualmente, los resultados muestran que en general y desde satélite, la<br/>temperatura de la superficie terrestre puede obtenerse con una precisión inferior a 2 K y<br/>la emisividad con una precisión inferior al 2%.


Except for solar irradiance components, most of the fluxes at the<br/>surface/atmosphere interface can only be parameterized through the use of surface<br/>temperature. Land surface temperature (LST) can play either a direct role, such as when<br/>estimating long waves fluxes, or indirectly as when estimating latent and sensible heat<br/>fluxes. Moreover, many other applications rely on the knowledge of LST (geology,<br/>hydrology, vegetation monitoring, global circulation models, evapotranspiration, etc.).<br/>However, thermal infrared data provided by satellites requires mainly three corrections<br/>in order to obtain accurate values of LST, namely, i) atmospheric correction, ii)<br/>emissivity correction and iii) directional effects. Atmospheric correction is needed in<br/>order to remove the atmospheric perturbation from the electromagnetic signal measured<br/>by the sensor, whereas the emissivity correction is needed due to natural surfaces are<br/>not black or even grey bodies (i. e. the emissivity is not unity and may also be<br/>wavelength dependent). In addition, all these corrections depend on the observation<br/>angle (directional effects).<br/>This work focuses on the land surface temperature and emissivity retrieval from<br/>multispectral thermal data provided by high resolution sensors, overall in the thermal<br/>infrared region between 8 and 13 mm. The algorithms and methods developed in this<br/>memory have been validated and applied to DAIS and ASTER images. The results<br/>show that land surface temperature and emissivity can be obtained with an accuracy<br/>lower than 2 and lower than 2%, respectively.

Subjects

536 - Heat. Thermodynamics. Statistical physics

Knowledge Area

Facultad de Físicas

Documents

jimenez.pdf

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