WindSat海表面温度产品与Hadley中心海温资料对比分析

朱恩泽 石汉青 张 雷解放军理工大学气象海洋学院



WindSat海表面温度产品与Hadley中心海温资料对比分析

朱恩泽 石汉青 张 雷
解放军理工大学气象海洋学院

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基于Hadley中心HadISST海温资料对2015年WindSat海温产品进行了对比验证。结果表明，WindSat SST与HadISST之间的平均偏差为0.04℃，标准偏差为0.61℃。夏季和冬季WindSat SST的误差较大，而春季和秋季误差相对较小。

海表面温度（sea surface temperature，SST）是海洋和大气科学研究中的重要参数之一。是气候变化和海-气相互作用中的关键因素。卫星遥感技术能够获取全球范围内具有空间和时间连续性的海表面温度数据。红外遥感和微波遥感是卫星遥感海表面温度的两种主要方法。红外遥感主要基于分裂窗技术，相比微波遥感具有较高的空间分辨率，但是其易受大气状况尤其是云层遮挡的干扰，影响着反演的精度或造成反演的空白；微波遥感可以提供全天候条件下的测量，能在一定程度上克服云等因素的干扰。国内为相关学者已对卫星遥感的海表面温度数据进行过验证工作，Meissner 和Wentz利用RSOI（Optimum Interpolated）数据对2003年至2006年的WindSat SST数据进行对比分析，发现平均偏差为-0.11℃，标准偏差为0.66℃。本文利用Hadley中心的HadISST数据中的海温资料对WindSat海温资料进行了验证分析。

数据及方法

WindSat数据

WindSat于2003年1月搭载在Coriolis卫星上发射升空，是全球第一颗星载全极化微波辐射计。它由美国国家海军研究实验室和海军空间技术中心共同研制。本文使用的WindSat SST数据，是由RSS（Remote Sensing System）处理发布的第7版（v7）全球月平均数据，时间为2015年1月至12月，空间分辨率为0.25°×0.25°。其反演算法继承于AMSR-E的海表面温度反演方法，即多元线性回归算法3（Meissner and Wentz，2005， 2007）。

HadISST数据

图1 WindSat SST与HadISST海温对比分析

图2 WindSat SST与HadISST间平均偏差和标准偏差月际变化

HadISST（Hadley Center Sea Ice and Sea Surface Temperature Data）数据集包括全球月平均海温数据和海冰数据，其海温数据被广泛应用。该数据集由英国气象局（Met Office）下属的Hadley制作发布。其实测资料来源于MDB（Met Office Data Bank），并使用COADS（Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set）资料弥补MDB资料的缺失部分。HadISST数据的格点分辨率为1°×1°，包括了从1870年至今的海表面温度。本文使用的HadISST数据从Met Office Hadley网站http：//www.metoffice.gov.uk/hadobs/hadisst/获得，时间为2015年1月至12月。

匹配方法

由于HadISST海温资料的空间分辨率为1°×1°，低于WindSat SST的0.25°×0.25°，为便于配对比较，将WindSat SST权重平均到1°×1°格点，使WindSat SST与HadISST资料格点吻合。

整体对比

WindSat SST与HadISST海温资料的对比结果如图1所示。匹配所得数据组数为361031组，WindSat与HadISST之间平均偏差为0.04℃，标准偏差为0.61℃。根据3sigma原则画出μ±3σ线，即在数据样本量足够大的情况下，距平均值正负3倍标准偏差范围的置信度水平能达到99.73%，μ±3σ范围外的数据可以视为较大误差数据，可以看出WindSat与HadISST总体误差较小，WindSat SST整体偏高于HadISST。在较低温度（0-5℃）和较高温度（25-30℃）段，两种资料的偏差相对较小。

WindSat SST与HadISST间误差月际变化

图2为WindSat SST与HadISST间平均偏差和标准偏差月际变化情况。总体来看，WindSat SST高于HadISST的月份较多，偏差最大值出现在8月，超过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月的平均偏差较大，均大于0.8℃。1月份WindSat SST与HadISST的平均偏差为负，即WindSat SST低于HadISST。两种资料之间的标准偏差在1月、7月和8月较大，超过0.64℃。平均偏差的谷值出现在4月、5月以及11月、12月，均低于0.6℃。可以发现，夏季和冬季WindSat SST的误差较大，其中7、8月和1月尤为明显，而春季和秋季误差相对较小。

结语

本文以2015年的WindSat SST数据为主要评估对象，以Hadley中心的HadISST海温数据为主要验证数据进行了对比分析。得到WindSat SST与HadISST之间平均偏差为0.04℃，标准偏差为0.61℃。在0～5℃和25～30℃温度段，WindSat SST与HadISST偏差相对较小。夏季和冬季WindSat SST的误差较大，其中7、8月和1月达到最大，春季和秋季误差则相对较小。

10.3969/j.issn.101- 8972.2016.12.021