Опыт оценки минимальной суточной температуры поверхности по данным спектр радиометра MODIS.

Весенние и осенние заморозки – обычное климатическое явление на Северо-Западе, периодически приносящее ущерб овощеводству и садоводству региона. Несмотря на то, что основные закономерности формирования заморозков известны, вопрос дистанционного картирования заморозков освещён слабо. Обычно используется комбинация данных моделирования (реанализа), метеорологических и спутниковых наблюдений, где роль метеонаблюдений доминирует. Целью исследования является отладка процедуры оценки минимальной суточной температуры подстилающей поверхности по данным тепловой съёмки спутниками EOS (спектр радиометра MODIS), пригодной для расчета и построением карт статистических характеристик заморозков, в том числе рисков заморозков, дат начала, окончания и продолжительности безморозного периода. В качестве «испытательного полигона» были выбраны западные части Ленинградской и Новгородской областей.
Ряд особенностей данных MODIS (продукты MOD11A1 и MYD11A1) в тепловом диапазоне не позволяют напрямую использовать их для фиксации опасно низких температур (заморозков):
• шестнадцатидневный цикл повторяемости орбиты спутников EOS и как результат вариации времени «ночных» съёмок для Terra в интервале 21:30 – 0:30 МСК и Aqua в интервале 2:00 – 4:30 МСК
• высокие ошибки восстановления температуры (использовались данные двух классов точности: со средней ошибкой <= 1K и <=2K).
Для решения проблемы вариабельности времени съёмки предлагается рассчитывать предрассветную температуру подстилающей поверхности на основе кубического сплайна температуры по времени с использованием двух, привязанных ко времени, измерений температуры подстилающей поверхности и времён восхода и захода Солнца, как времени минимума и перегиба суточного хода температуры (нулевых первой и второй производных температуры по времени).
Конечным продуктом предполагаются карты статистических параметров распределения температуры (например, риски заморозков), то для решения проблемы высоких погрешностей спутниковых измерений необходимо приблизить распределения ошибок спутниковых данных к несмещенному нормальному. Для этого, используя связь расчётной предрассветной температуры с минимальной температурой воздуха (по метеоданным), можно предварительно отфильтровывать экстремально низкие предрассветные температуры.
Использование описанных выше приемов позволяет приблизиться к картированию статистических характеристик заморозков, причем не только рисков и дат начала и окончания безморозного периода, но и средней продолжительности заморозка.