Calibration and validation of thermal infrared remote sensing sensors and land/sea surface temperature algorithms over the Iberian Peninsula

Resumen

La Temperatura de la Superficie Terrestre (TST) y la Temperatura de la Superficie del Mar (TSM) son parámetros clave en los procesos físicos de intercambio de energía entre la superficie y la atmósfera. La TST/TSM están directamente relacionadas con el espectro Infrarrojo Térmico (TIR) que constituye la principal fuente de emisión de radiación de la superficie terrestre. El control de los datos térmicos se puede realizar con la Calibración Vicarea (VC) para, de esta forma, garantizar la calidad de los datos una vez el sensor a bordo de satélite está en órbita. Normalmente, la validación directa de los algoritmos de TST y la VC del espectro térmico se realiza con datos in-situ en tierra, mientras que la TSM se puede validar con datos de boyas. En el marco del proyecto CEOS-Spain, la Unidad de Cambio Global (UCG) ha instalado seis estaciones fijas y automáticas en la península Ibérica, en tres sitios de validación (Barrax, Doñana y Cabo de gata) los cuales obtienen datos para la realización de las actividades de calibración y validación (cal/val) de sensores con una baja y media resolución espacial. La validación de la TSM ha sido realizada con datos de boyas disponibles en la página web de Puertos del Estado. Antes de la realización de la cal/val, un estudio completo de los sitios de validación ha sido realizado para obtener la máxima precisión de las medidas realizadas por las estaciones. Las fuentes de error más comunes asociadas a las medidas in-situ de la TST son, entre otras: la homogeneidad del terreno, la emisividad y la radiación descendente. Conociendo cada error y su contribución a la medida de la TST, se ha podido establecer la precisión de nuestras medidas in-situ. Para nuestras estaciones, se ha obtenido un error por debajo de 1 K. Teniendo en cuenta los errores de la medidas in-situ, la VC ha sido realizada la los sensores TIR sensor (TIRS), Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) y MODIS, mostrando todos ellos valores precisos de las bandas del térmico. La validación de los algoritmos de TST también se ha realizado de forma directa e indirecta (con datos de sensor a bordo de avión). Los resultados de validación muestran valore por debajo de 2 K y, en los mejores casos y en las condiciones más favorables, valores por debajo de 1 K. Los algoritmos de estimación de la TSM (de tipo split-window) también han obtenido una precisión por debajo de 0.8 K y, en los mejores casos (sin radiación solar y con altas velocidades del viento), valores por debajo de 0.5 K. Finalmente, dos algoritmos de la TST (para TIRS y MODIS) y uno de la TSM (para MODIS) han sido propuestos para su inclusión en la cadena de procesado gestionada por la UCG.