위성 온도 측정

Satellite temperature measurements
1979년부터 2010년까지 지표면 근방 온도(파란색)의 지상 측정값과 중층 대기 온도(빨간색: UAH, 녹색: RSS)의 위성 기반 기록 비교.1982-2010년 트렌드 플롯.
1979-2016년의 대기 온도 추이는 위성 측정치를 기반으로 한다. 대류권 위, 성층권 아래.
이 항목에 대한 자세한 내용은 온도 측정을 참조하십시오.

위성 온도 측정은 다양한 고도에서 대기 온도와 인공위성에 의한 방사선 측정에서 얻은 해수 및 지표면 온도를 추론하는 것이다.이러한 측정은 기상 전선 위치 확인, 엘니뇨-남부 진동 모니터링, 열대 저기압의 강도 결정, 도시 열섬 연구 및 지구 기후 모니터링에 사용할 수 있다.산불, 화산, 그리고 산업용 핫스팟은 기상 위성의 열영상으로도 발견될 수 있다.또한 지구 기후 시스템의 계측 온도 기록의 일부로 사용될 수 있습니다.

기상 위성은 온도를 직접 측정하지 않는다.다양한 파장 대역에서 방사도를 측정합니다.1978년 이후 극지 궤도 위성의 극지 측심장치(MSU)는 대기의 넓은 수직층의 온도와 관련이 있는 대기 산소에서 상승하는 극지 측 복사 강도를 측정해 왔다.해수면 온도와 관련된 적외선 방사선의 측정은 1967년부터 수집되어 왔다.

위성 데이터 세트에 따르면 지난 40년간 대류권은 따뜻해지고 성층권은 냉각되었다.이 두 가지 경향은 지구 대기 중 이산화탄소의 증가와 같은 온실가스의 증가하는 대기 중 농도의 영향과 일치한다.

측정값

인공위성은 온도를 직접 측정하지 않는다.그들은 다양한 파장 대역에서 방사도를 측정하는데,[1][2] 이것은 온도의 간접적인 추론을 얻기 위해 수학적으로 반전되어야 한다.결과 온도 프로파일은 라디엔스에서 온도를 얻기 위해 사용되는 방법의 상세 내용에 따라 달라집니다.그 결과 위성 데이터를 분석한 그룹마다 온도 데이터 세트가 다릅니다.

위성 시계열이 균일하지 않습니다.그것은 유사하지만 동일하지 않은 센서를 가진 일련의 위성들로 구성되어 있다.또한 센서는 시간이 지남에 따라 악화되며 궤도 표류 [3][4]및 붕괴에 대한 교정이 필요합니다.특히 재구축된 온도 계열 간의 큰 차이는 연속된 위성들 사이에 시간적 중복이 거의 없을 때 몇 번이고 발생하므로 상호 교정이 어렵다.[citation needed][5]

적외선 측정

표면 측정

다음 항목도 참조하십시오.해수면 온도 § 기상 위성
특정 달의 [6]지표면 온도 이상과 2000-2008년 사이의 해당 달의 장기 평균 온도 비교.
1985년부터 [7]1997년까지의 그 달의 장기 평균 기온과 비교한 특정 달의 해수면 온도 이상.

적외선 복사는 표면의 온도(대기가 투명한 "창" 파장 사용)와 대기의 온도(대기가 투명하지 않은 파장 사용)를 모두 측정하기 위해 사용될 수 있습니다.

일반적으로 열적외선 측정을 통해 표면 온도를 검색하는 데 사용되는 위성은 구름이 없는 조건을 필요로 합니다.일부 기기에는 첨단 초고해상도 방사계(AVHRR), 트랙 스캔 방사계(AASTR), 가시 적외선 이미징 방사계 제품군(VIRS), 대기 적외선 경보 발생기(AIRS), ACE 푸리에 변환 분광계(ACE FTS) 등이 있습니다.

기상위성은 1967년부터 해수면온도(SST) 정보를 추론할 수 있으며,[9] 1970년에 최초의 지구 복합물이 생성되었다.1982년 [10]이후, 위성은 SST를 측정하기 위해 점점 더 많이 사용되어 왔으며, 그 공간적, 시간적 변화를 보다 완전하게 볼 수 있게 되었다.예를 들어, 위성을 통해 모니터링되는 SST의 변화는 1970년대 [11]이후 엘니뇨-남부 진동의 진행을 기록하기 위해 사용되어 왔다.

육지에서는 표면의 [12]불균일성 때문에 방사로부터 온도를 회복하는 것이 더 어렵다.위성 [13]사진을 통해 도시 열섬 효과에 대한 연구가 수행되었다.구름이 끼지 않은 상태에서 첨단 고해상도 적외선 위성 이미지를 사용하여 지상 수준의 [14]한랭 전선 등 밀도 불연속(날씨 전선)을 검출할 수 있다.드보락 기법을 사용하여 적외선 위성 이미지를 사용하여 성숙한 열대 저기압의 중심 밀도 구름 꼭대기 온도와 눈 사이의 온도 차이를 결정하여 최대 지속 바람과 최소 중심 [15]압력을 추정할 수 있다.

기상 위성에 탑재된 선로 스캐닝 방사선계는 308K(35°C; 95°[16]F) 이상의 픽셀로 밤에 나타나는 산불을 감지할 수 있습니다.테라 위성에 탑재된 중간 해상도 이미징 분광방사선계는 산불, 화산 및 산업용 [17]핫스팟과 관련된 열 핫스팟을 탐지할 수 있습니다.

2002년 발사된 아쿠아 위성의 대기 적외선 경보기는 적외선 탐지를 이용해 지표면 [18]근방의 온도를 측정합니다.

성층권 측정

성층권 온도 측정은 3채널 적외선([19]IR) 방사계인 성층권 음향 장치(SSU) 계측기를 통해 이루어집니다.이는 이산화탄소의 적외선 방출을 측정하기 때문에 대기 불투명도가 높기 때문에 마이크로파 측정보다 높은 고도(층권)에서 온도를 측정합니다.

1979년 이후 NOAA 운영 위성의 성층권 음향 장치(SSU)는 하부 성층권 상부의 거의 전지구 성층권 온도 데이터를 제공했다.SSU는 압력 변조 기법을 사용하여 15μm 이산화탄소 흡수 대역의 세 가지 채널에서 측정을 수행하는 원적외선 분광계입니다.세 채널은 주파수는 같지만 이산화탄소 셀 압력은 다르며, 해당 가중치 함수는 채널 1의 경우 29km, 채널 2의 경우 37km, 채널 [20][clarification needed]3의 경우 45km에서 최대치를 이룬다.

SSU 측정에서 추세를 도출하는 과정은 위성 드리프트, 오버랩이 거의 없는 다른 위성 간 상호 보정 및 기기 이산화탄소 압력 셀의 가스 누출 때문에 특히 어려운 것으로 입증되었다.또한 SSU에 의해 측정된 방사도는 이산화탄소에 의한 방출에 기인하므로 성층권의 이산화탄소 농도가 증가함에 따라 가중치 함수는 더 높은 고도로 이동한다.중상위 성층권 온도는 엘치촌과 피나투보산의 폭발적 화산 폭발 이후 일시적인 화산 온난화로 인해 강한 부정적인 경향을 나타내며, 1995년 이후 온도 추세는 거의 관찰되지 않았다.열대 성층권에서 가장 큰 냉각이 발생했는데, 이는 온실 가스 농도 [21][non-primary source needed]증가 하에서 향상된 브루어 돕슨 순환과 일치한다.

낮은 성층권 냉각은 주로 성층권 수증기 증가와 온실가스 증가로 [22][23]인한 오존 파괴의 영향으로 발생한다.화산 폭발과 관련된 온난화로 인해 성층권 온도가 하락하고 있다.지구 온난화 이론은 대류권이 [24]따뜻해지는 동안 성층권은 차가워져야 한다고 제안한다.

1979-2006년 성층권(TTS)의 최고 기온 추세.

성층권 하부의 장기 냉각은 엘치촌과 피나투보산의 폭발적 화산 폭발과 관련된 일시적인 온난화 이후 두 번의 온도 하강 단계에서 발생했으며, 이러한 지구 성층권 온도 변화는 화산 이후 2년 동안 지구 오존 농도 변동에 기인했다.c [25]분화

1996년 이후 오존 회수율이 0.1K/dec의 냉각 추세와 병행하여 약간 긍정적인[26] 경향을 보이고 있으며, 이는 온실가스 [25]증가에 따른 예측 영향과 일치한다.

아래 표는 3가지 대역의 SSU 측정에서 나타난 성층권 온도 경향을 보여줍니다. 여기서 마이너스 경향은 냉각을 나타냅니다.

채널. 시작 종료일 STAR v3.0

글로벌 트렌드
(K/[27]10년)

TMS 1978-11 2017-01 −0.583
터스 1978-11 2017-01 −0.649
TTS 1979-07 2017-01 −0.728

마이크로파(대기와 성층권) 측정

마이크로파 사운딩 유닛(MSU) 측정

주요 기사:마이크로파 사운딩 유닛 온도 측정
MSU 가중치 함수는 미국 표준 대기권에 기초한다.

1979년부터 2005년까지 마이크로파 음향 장치(MSU)와 1998년부터 NOAA 극궤도 기상 위성의 첨단 마이크로파 음향 장치는 대기 산소에서 상승하는 마이크로파 방사선의 강도를 측정했다.강도는 대기의 넓은 수직층의 온도에 비례합니다.상승 방사 조도는 다른 주파수에서 측정되며, 이러한 다른 주파수 대역은 다른 [28]대기의 가중치 범위를 샘플링한다.

그림 3(오른쪽)은 위성 측정의 다른 파장 재구성에 의해 샘플링된 대기 레벨을 나타냅니다.여기서 TLS, TTS 및 TTT는 3개의 다른 파장을 나타냅니다.

기타 마이크로파 측정

다른 기술은 아우라 우주선인 마이크로파 림 사운더에 [8]의해 사용되며, 마이크로파 방출을 바닥이 아닌 수평으로 측정한다.

온도 측정도 GPS [29]신호의 엄폐에 의해 이루어집니다.이 기술은 지구 대기에 의한 GPS 위성으로부터의 무선 신호의 굴절을 측정하여 수직 온도와 습기 프로파일을 측정할 수 있게 한다.

다른 행성의 온도 측정

행성 과학 임무는 또한 적외선 기술 (고체 표면을 가진 행성의 궤도선과 근접 비행 임무의 전형)과 마이크로파 기술 (대기를 가진 행성에 더 자주 사용됨)을 사용하여 태양계의 다른 행성과 위성의 온도를 측정합니다.적외선 온도 측정 기기 행성은 임무를 수행할 때 사용되는 표면 온도 측정 화성 전역 조사선에 방출 분광기(테스)악기와 달 정찰 궤도선에 Diviner 계기에 의해 취해;[30]와 대기의 온도 측정은 합성하는 적외 분광계에 의해 취해 포함한다.i나사의 카시니 우주선에서의 [31]전쟁.

극초단파 대기 온도 측정기는 목성 주노 임무의 극초단파 방사선계를 포함합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ National Research Council (U.S.). Committee on Earth Studies (2000). "Atmospheric Soundings". Issues in the Integration of Research and Operational Satellite Systems for Climate Research: Part I. Science and Design. Washington, D.C.: National Academy Press. pp. 17–24. doi:10.17226/9963. ISBN 978-0-309-51527-6. Archived from the original on 7 June 2011. Retrieved 17 May 2007.
  2. ^ Uddstrom, Michael J. (1988). "Retrieval of Atmospheric Profiles from Satellite Radiance Data by Typical Shape Function Maximum a Posteriori Simultaneous Retrieval Estimators". Journal of Applied Meteorology. 27 (5): 515–49. Bibcode:1988JApMe..27..515U. doi:10.1175/1520-0450(1988)027<0515:ROAPFS>2.0.CO;2.
  3. ^ Mears, Carl A.; Wentz, Frank J. (2016), "Sensitivity of Satellite-Derived Tropospheric Temperature Trends to the Diurnal Cycle Adjustment", Journal of Climate, 29 (10): 3629–3646, Bibcode:2016JCli...29.3629M, doi:10.1175/JCLI-D-15-0744.1
  4. ^ Mears, Carl A.; Wentz, Frank J. (2009), "Construction of the Remote Sensing Systems V3.2 Atmospheric Temperature Records from the MSU and AMSU Microwave Sounders", Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 26 (6): 1040–1056, Bibcode:2009JAtOT..26.1040M, doi:10.1175/2008JTECHA1176.1
  5. ^ 새로운 RSS TLT V4 - 2017년 7월 5일 Wayback Machine Moyhu 4에서 비교 보관
  6. ^ "Land Surface Temperature Anomaly". 31 December 2019. Archived from the original on 12 February 2014. Retrieved 28 January 2014.
  7. ^ "Sea Surface Temperature Anomaly". 31 August 2011. Archived from the original on 30 April 2014. Retrieved 28 January 2014.
  8. ^ a b M. J. Schwartz 등, Aura 마이크로파 사지 경보 발생기 온도 및 지오포텐셜 높이 측정의 검증, 2020년 8월 7일 웨이백 머신에 보관, JGR: 대기권, Vol. 113, No. D15, 2008년 8월 16일.https://doi.org/10.1029/2007JD008783 Wayback Machine에서 2021년 2월 21일 아카이브 완료.2020년 1월 9일 회수.
  9. ^ Krishna Rao, P.; Smith, W. L.; Koffler, R. (1972). "Global Sea-Surface Temperature Distribution Determined from an Environmental Satellite". Monthly Weather Review. 100 (1): 10–4. Bibcode:1972MWRv..100...10K. doi:10.1175/1520-0493(1972)100<0010:GSTDDF>2.3.CO;2. S2CID 119900067. Archived from the original on 21 February 2021. Retrieved 26 November 2019.
  10. ^ National Research Council (U.S.). NII 2000 Steering Committee (1997). The unpredictable certainty: information infrastructure through 2000; white papers. National Academies. p. 2. ISBN 9780309060363. Archived from the original on 8 March 2020. Retrieved 25 September 2016.
  11. ^ Cynthia Rosenzweig; Daniel Hillel (2008). Climate variability and the global harvest: impacts of El Niño and other oscillations on agroecosystems. Oxford University Press United States. p. 31. ISBN 978-0-19-513763-7. Archived from the original on 18 August 2020. Retrieved 25 September 2016.
  12. ^ Jin, Menglin (2004). "Analysis of Land Skin Temperature Using AVHRR Observations". Bulletin of the American Meteorological Society. 85 (4): 587–600. Bibcode:2004BAMS...85..587J. doi:10.1175/BAMS-85-4-587. S2CID 8868968. Archived from the original on 21 February 2021. Retrieved 26 November 2019.
  13. ^ Weng, Qihao (May 2003). "Fractal Analysis of Satellite-Detected Urban Heat Island Effect" (PDF). Photogrammetric Engineering & Remote Sensing. 69 (5): 555–66. doi:10.14358/PERS.69.5.555. Archived (PDF) from the original on 3 March 2016. Retrieved 14 January 2011.
  14. ^ David M. Roth (14 December 2006). "Unified Surface Analysis Manual" (PDF). Hydrometeorological Prediction Center. p. 19. Archived (PDF) from the original on 29 September 2006. Retrieved 14 January 2011.
  15. ^ Chris Landsea (8 June 2010). "Subject: H1) What is the Dvorak technique and how is it used?". Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory. Archived from the original on 25 January 2014. Retrieved 14 January 2011.
  16. ^ "Greece Suffers More Fires In 2007 Than In Last Decade, Satellites Reveal" (Press release). European Space Agency. 29 August 2007. Archived from the original on 21 February 2021. Retrieved 26 April 2015.
  17. ^ Wright, Robert; Flynn, Luke; Garbeil, Harold; Harris, Andrew; Pilger, Eric (2002). "Automated volcanic eruption detection using MODIS" (PDF). Remote Sensing of Environment. 82 (1): 135–55. Bibcode:2002RSEnv..82..135W. CiteSeerX 10.1.1.524.19. doi:10.1016/S0034-4257(02)00030-5. Archived (PDF) from the original on 9 August 2017. Retrieved 5 January 2018.
  18. ^ 하비, 첼시(2019년 4월 18일)."It's A Match: Satellite and Ground Measurements Agreements on Warming"은 2019년 12월 15일 사이언티픽 아메리칸 웨이백 머신에서 아카이브되었습니다.2019년 1월 8일 취득.
  19. ^ 릴롱자오 외 (2016년)"SSU/MSU 위성 관측을 사용하여 CMIP5 시뮬레이션의 상층 대기 온도 경향을 검증하는 방법 2020년 1월 12일 웨이백 머신에 보관", 원격 감지 8(1), 13; https://doi.org/10.3390/rs8010013 웨이백 머신에 보관 2021년 2월 21일 보관.2019년 1월 12일 취득
  20. ^ http://www.ncdc.noaa.gov/oa/pod-guide/ncdc/docs/podug/html/c4/sec4-2.htm[인용필수][영구 데드링크]
  21. ^ Wang, Likun; Zou, Cheng-Zhi; Qian, Haifeng (2012). "Construction of Stratospheric Temperature Data Records from Stratospheric Sounding Units". Journal of Climate. 25 (8): 2931–46. Bibcode:2012JCli...25.2931W. doi:10.1175/JCLI-D-11-00350.1. Archived from the original on 11 January 2020. Retrieved 12 January 2020.
  22. ^ Shine, K. P.; Bourqui, M. S.; Forster, P. M. de F.; Hare, S. H. E.; Langematz, U.; Braesicke, P.; Grewe, V.; Ponater, M.; Schnadt, C.; Smith, C. A.; Haigh, J. D.; Austin, J.; Butchart, N.; Shindell, D. T.; Randel, W. J.; Nagashima, T.; Portmann, R. W.; Solomon, S.; Seidel, D. J.; Lanzante, J.; Klein, S.; Ramaswamy, V.; Schwarzkopf, M. D. (2003). "A comparison of model-simulated trends in stratospheric temperatures". Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 129 (590): 1565–55. Bibcode:2003QJRMS.129.1565S. doi:10.1256/qj.02.186. S2CID 14359017. Archived from the original on 21 February 2021. Retrieved 12 January 2020.
  23. ^ "United Nations Environment Programme". grida.no. Archived from the original on 3 June 2016. Retrieved 9 April 2018.
  24. ^ Clough, S.A.; M. J. Iacono (1995). "Line-by-line calculation of atmospheric fluxes and cooling rates 2. Application to carbon dioxide, ozone, methane, nitrous oxide and the halocarbons". Journal of Geophysical Research. 100 (D8): 16519–16535. Bibcode:1995JGR...10016519C. doi:10.1029/95JD01386. Archived from the original on 10 April 2011. Retrieved 15 February 2010.
  25. ^ a b Thompson, David W. J.; Solomon, Susan (2009). "Understanding Recent Stratospheric Climate Change" (PDF). Journal of Climate. 22 (8): 1934. Bibcode:2009JCli...22.1934T. CiteSeerX 10.1.1.624.8499. doi:10.1175/2008JCLI2482.1. Archived (PDF) from the original on 9 July 2009. Retrieved 12 January 2020.
  26. ^ Liu, Quanhua; Fuzhong Weng (2009). "Recent Stratospheric Temperature Observed from Satellite Measurements". SOLA. 5: 53–56. Bibcode:2009SOLA....5...53L. doi:10.2151/sola.2009-014.
  27. ^ National Environmental Satellite, Data, and Information Service (December 2010). "Microwave Sounding Calibration and Trend". National Oceanic and Atmospheric Administration. Archived from the original on 17 December 2009. Retrieved 13 February 2012.{{cite web}}: CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  28. ^ 2013년 4월 3일 웨이백 머신에 보관된 원격 감지 시스템
  29. ^ 원격 감지 시스템, 상부 공기 온도 2020년 1월 5일 웨이백 머신에 보관.2020년 1월 12일 취득.
  30. ^ 국립해양대기국, Moon: Surface Temperature Archived in the Wayback Machine, 2020년 8월 7일 보관, 2020년 1월 9일 회수.
  31. ^ NASA/JPL/GSFC/Univ옥스퍼드(2011년 5월 19일).Taking the Temperature of a Saturn Storm A Temperature 2021년 2월 21일 웨이백 머신에서 보관되어 2020년 1월 10일 회수.

외부 링크