FY-3C/VIRR西北太平洋區(qū)域海表溫度精度評估?

楊 航, 王素娟, 劉銘坤， 管 磊??

(1. 中國海洋大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 海洋技術(shù)系， 山東 青島 266100；2. 中國氣象局國家衛(wèi)星氣象中心， 北京 100081；3. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國家實(shí)驗(yàn)室 區(qū)域海洋動力學(xué)與數(shù)值模擬功能實(shí)驗(yàn)室， 山東 青島 266237)

海表溫度是一個(gè)重要的海洋環(huán)境參數(shù)和氣候變化指標(biāo)，并廣泛應(yīng)用于海洋動力學(xué)、海氣相互作用、漁業(yè)研究、氣候變化監(jiān)測[1-2]、天氣預(yù)測[3]及其他領(lǐng)域。海洋上層具有調(diào)節(jié)全球氣候系統(tǒng)的能力，且海表面溫度的梯度分布與流系、渦、氣流和上升流區(qū)域有關(guān)[4]，通過監(jiān)測海表面溫度圖像，可以分析海洋運(yùn)動。而衛(wèi)星海表溫度的觀測可以了解區(qū)域和全球的氣候變化，使人們能認(rèn)識大范圍的洋流變化。

1981年從NOAA-7 (National Oceanic and Atmospheric Administration-7)衛(wèi)星裝載的AVHRR/2(Advanced Very High Resolution Radiometer/2)升空起，衛(wèi)星紅外海表溫度的觀測距今已經(jīng)有將近40年的歷史。并且，隨著航天技術(shù)的發(fā)展，各個(gè)國家發(fā)射了系列衛(wèi)星傳感器來觀測海表溫度，衛(wèi)星紅外海表溫度反演技術(shù)也日趨成熟，國內(nèi)外均發(fā)布了業(yè)務(wù)化產(chǎn)品。多通道海表溫度反演算法(Multi-Channel SST, MCSST)是由Mcclain等[5]提出的。1980年代開發(fā)的非線性交叉產(chǎn)品海表溫度算法(Cross-Product SST, CPSST)形式與MCSST相似，但當(dāng)海表溫度在5～15 ℃之間時(shí)，CPSST算法相較于MCSST算法減少了30%～35%的誤差[6]。基于MCSST算法的全球AVHRR海表溫度數(shù)據(jù)相較于船舶數(shù)據(jù)的平均偏差為0.3～0.4 ℃(衛(wèi)星數(shù)據(jù)低于船舶數(shù)據(jù))，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.5～0.6 ℃[5]。MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) Terra和MODIS Aqua海表溫度產(chǎn)品在波斯灣北部的平均偏差分別為-0.06和0.07 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.44和0.53 ℃[7]。基于ACSPO算法的Suomi-NPP VIIRS(Suomi National Polar-orbiting Partnership, Visible InfraredImaging Radiometer Suite)海表溫度產(chǎn)品白天的平均偏差為0 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.466 ℃，夜晚的平均偏差為0 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.359 ℃[8]。通過三通道雙觀測角算法反演得到的ATSR (Along-Track Scanning Radiometer)海表溫度在西北太平洋的平均偏差為-0.51 ℃, 標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.61 ℃；在熱帶太平洋的平均偏差為-0.22 ℃, 標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.25 ℃[9]。AATSR(Advanced Along Track Scanning Radiometer)雙角度反演得到的白天海表溫度在加勒比海的平均偏差為0.15 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.42 ℃；夜晚海表溫度在加勒比海的平均偏差為0.11 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.30 ℃[10]。三光譜通道算法得到的雙角度AATSR海表溫度產(chǎn)品與ISAR (Infrared SST AutonomousRadiometer)航測數(shù)據(jù)相比，在比斯開灣和英吉利海峽的平均偏差為-0.01 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.26 ℃；雙光譜通道算法得到的雙角度AATSR海表溫度產(chǎn)品的平均偏差為-0.04 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.39 ℃[11]。

我國發(fā)射的衛(wèi)星也具有海表溫度觀測能力。Liu等[12]對海洋衛(wèi)星HY-2A(Haiyang-2A)海表溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行了評估，通過使用3倍的穩(wěn)健標(biāo)準(zhǔn)偏差(Robust standard deviation,RSD)(穩(wěn)健標(biāo)準(zhǔn)偏差為觀測值距中位數(shù)的絕對偏差的中位數(shù)乘以1.48[13])對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除，并分析海表溫度差異與風(fēng)速、風(fēng)向、水汽等大氣因素的關(guān)系。風(fēng)云三號衛(wèi)星(Fengyun-3，F(xiàn)Y-3)是我國第二代極軌氣象衛(wèi)星，F(xiàn)Y-3系列衛(wèi)星已經(jīng)發(fā)射了4顆，分別為FY-3A(Fengyun-3A)，F(xiàn)Y-3B(Fengyun-3B)，F(xiàn)Y-3C(Fengyun-3C)，F(xiàn)Y-3D(Fengyun-3D)。FY-3A發(fā)射于2008年5月27日，F(xiàn)Y-3B發(fā)射于2010年11月5日，這兩顆衛(wèi)星是作為試驗(yàn)應(yīng)用衛(wèi)星發(fā)射。FY-3C于2013年9月23日發(fā)射，F(xiàn)Y-3D于2017年11月15日發(fā)射成功。王素娟等[14]通過改進(jìn)FY-3A/VIRR海表溫度反演算法，并對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，提高了國產(chǎn)衛(wèi)星海表溫度數(shù)據(jù)的可用性。

可見光紅外掃描輻射計(jì)(Visible and Infra-Red Radiometer，VIRR)是FY-3搭載的主要的光學(xué)探測儀之一，它有10個(gè)光譜通道，掃描寬度為±55.4°，星下點(diǎn)分辨率為1.1 km，掃描刈寬為2 800 km[15]，量化等級是10 bit。它主要應(yīng)用在云、植被、雪、海/陸表溫度、火點(diǎn)、氣溶膠等的監(jiān)測，其中短波紅外通道(3.55～3.93 μm)和分裂窗通道 (10.3～11.3 μm和11.5～12.5 μm)可以用于海表溫度的觀測[16]。2014年8—12月夜晚的FY-3C/VIRR 5 km海表溫度日產(chǎn)品在北極地區(qū)與浮標(biāo)數(shù)據(jù)相比，平均偏差為-0.12 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.93 ℃[17]。以分析場海溫OISST(Optimum Interpolation Sea Surface Temperature)為參考海溫，2017年1-5月FY-3C/VIRR業(yè)務(wù)5 min段質(zhì)量為優(yōu)的海表溫度樣本白天平均偏差為-0.1 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.8 ℃；夜晚平均偏差為0.01 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.78 ℃[18]。基于2014年5—7月的海溫匹配數(shù)據(jù)集的獨(dú)立樣本，與iQuamv1漂流浮標(biāo)相比， FY-3C/VIRR MCSST算法海表溫度數(shù)據(jù)白天的平均偏差為-0.26 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.54 ℃。夜晚的平均偏差為0.06 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.56 ℃[19]。

本文研究目的是采用浮標(biāo)海表溫度數(shù)據(jù)分析FY-3C/VIRR在西北太平洋地區(qū)的海表溫度數(shù)據(jù)精度，進(jìn)行質(zhì)量評估，為風(fēng)云衛(wèi)星遙感資料的使用提供參考。

1 數(shù)據(jù)

1.1 衛(wèi)星紅外海表溫度數(shù)據(jù)(FY-3C/VIRR)

FY-3C衛(wèi)星的軌道高度為836 km，軌道傾角為98.75°，降交點(diǎn)的地方時(shí)為10：00。用于評估的FY-3C/VIRR Level-2(二級數(shù)據(jù))海表溫度數(shù)據(jù)由FY-3C紅外海溫產(chǎn)品研發(fā)系統(tǒng)采用逐月海溫回歸系數(shù)重處理生成，是原始軌道投影的5 min段海溫資料，反演算法為非線性海表溫度反演算法(Nonlinear Sea Surface Temperature Algorithm，NLSST)，以netCDF數(shù)據(jù)格式存儲，包含了時(shí)間、經(jīng)度、緯度、海表溫度、質(zhì)量標(biāo)識等信息。海表溫度數(shù)據(jù)分為優(yōu)、良、差三個(gè)質(zhì)量等級，分別對應(yīng)質(zhì)量標(biāo)識中的0、1、2，質(zhì)量標(biāo)識3為缺省值(代表陸地、云或缺測等)。對于衛(wèi)星天頂角50°以內(nèi)的像元質(zhì)量為優(yōu)，其它為良；構(gòu)建3×3數(shù)據(jù)塊，數(shù)據(jù)塊內(nèi)分裂窗亮溫最大最小值的差在1 ℃以內(nèi)的為優(yōu)，2 ℃以內(nèi)的為良，其它的為差；反演海溫與氣候海溫絕對溫差2 ℃以內(nèi)為優(yōu)，3 ℃以內(nèi)為良，其它為差。

1.2 實(shí)測數(shù)據(jù)

用于評估的實(shí)測數(shù)據(jù)來自于NOAA NESDIS/STAR的iQuam v2.0 (In situ SST Quality Monitor, iQuam)系統(tǒng)，該實(shí)測數(shù)據(jù)經(jīng)過質(zhì)量控制，具有質(zhì)量標(biāo)識[20]。實(shí)測數(shù)據(jù)包含船舶數(shù)據(jù)和多種浮標(biāo)數(shù)據(jù)。實(shí)測數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制檢查方法分為五大類：數(shù)據(jù)的預(yù)處理、數(shù)據(jù)的合理性檢測、數(shù)據(jù)的內(nèi)部一致性檢測、數(shù)據(jù)的相互一致性檢測和外部一致性檢測。實(shí)測數(shù)據(jù)會進(jìn)行二進(jìn)制檢查和貝葉斯檢查。數(shù)據(jù)的二進(jìn)制檢查包括重復(fù)刪除、對觀測平臺的追蹤檢驗(yàn)、合理性地理定位檢查、SST (Sea Surface Temperature)毛刺檢查、ID檢查。貝葉斯檢查包括參考背景檢查和跨平臺檢查[20]。iQuam實(shí)測數(shù)據(jù)以netCDF數(shù)據(jù)格式存儲，包含了采集數(shù)據(jù)的年、月、日、小時(shí)、分鐘、秒、經(jīng)緯度、大氣溫度、大氣壓力、風(fēng)向、風(fēng)速、質(zhì)量標(biāo)識、云覆蓋、海表溫度、測量類型等。本文選用的是質(zhì)量標(biāo)志最高(Quality level標(biāo)記為5)的實(shí)測數(shù)據(jù)。并且，考慮到實(shí)測數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性，未選取船測數(shù)據(jù)，只選取了浮標(biāo)類型為Drifting Buoy、Tropical Moored Buoy、Coastal Moored Buoy、High Resolution Drifter和CRW Buoy的數(shù)據(jù)。

2 衛(wèi)星紅外海表溫度數(shù)據(jù)(FY-3C/VIRR)與浮標(biāo)數(shù)據(jù)的比較分析

本文利用FY-3C/VIRR Level-2海表溫度數(shù)據(jù)與浮標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，對2016年的西北太平洋海表溫度進(jìn)行質(zhì)量評估，由于2月份FY-3C/VIRR Level-1(一級數(shù)據(jù))中分裂窗數(shù)據(jù)質(zhì)量欠佳，通過星上重啟恢復(fù)正常，故選取了2016年3、5、8和11月這4個(gè)月共110天的海表溫度數(shù)據(jù)?？臻g范圍為西北太平洋(121°E～160°E，2°S～46°N)。圖1(a)、(b)、(c)、(d)分別為2016年3、5、8和11月FY-3C/VIRR在研究區(qū)域的全樣本的月平均海表溫度圖。月平均海表溫度圖是由西北太平洋區(qū)域單位網(wǎng)格(0.01°)中每天的FY-3C/VIRR Level-2海表溫度數(shù)據(jù)平均得到的。衛(wèi)星與實(shí)測數(shù)據(jù)匹配的時(shí)間窗口為1 h，空間窗口為0.01°。

圖1 FY-3C/VIRR在西北太平洋地區(qū)的月平均海表溫度

2.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

選取iQuam質(zhì)量標(biāo)志為5的浮標(biāo)數(shù)據(jù)每天按小時(shí)分成24個(gè)時(shí)間段，以等角度的投影方式投影到0.01°網(wǎng)格中，平均單位網(wǎng)格中的海表溫度數(shù)據(jù)。將FY-3C/VIRR Level-2海表溫度數(shù)據(jù)以等角度的投影方式投影到0.01°的網(wǎng)格中，平均單位網(wǎng)格中的海表溫度數(shù)據(jù)。FY-3C/VIRR海表溫度數(shù)據(jù)白天夜晚標(biāo)記按太陽天頂角劃分，白天的太陽天頂角小于85°，夜晚的太陽天頂角大于等于85°[19]，然后根據(jù)設(shè)定的時(shí)間窗口匹配數(shù)據(jù)。

2.2 結(jié)果分析

經(jīng)過數(shù)據(jù)的預(yù)處理，對匹配集中的海表溫度差值(SSTdif=SSTFY-3C/VIRR-SSTbuoy)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)信息包括匹配個(gè)數(shù)、最大值、最小值、平均偏差、中位數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)偏差、穩(wěn)健標(biāo)準(zhǔn)偏差及不同海表溫度差的占比。將匹配數(shù)據(jù)集中海表溫度差值大于3倍穩(wěn)健標(biāo)準(zhǔn)偏差的值視為異常數(shù)據(jù)剔除，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。這4個(gè)月海表溫度匹配數(shù)據(jù)差值的統(tǒng)計(jì)信息如表1所示，剔除的部分?jǐn)?shù)據(jù)主要是由于云漏檢，數(shù)值偏低，白天共剔除掉22對反演誤差較大的匹配點(diǎn)，占總數(shù)的3.43%；夜晚共去掉67對反演誤差較大的匹配點(diǎn)，占總數(shù)的5.59%。FY-3C/VIRR與浮標(biāo)白天的匹配數(shù)據(jù)共有619對，最大溫度差值為1.86 ℃，最小溫度差值為-2.24 ℃，平均偏差為-0.12 ℃，中位數(shù)為0 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.79 ℃，穩(wěn)健標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.73 ℃，溫度差值在±0.5 ℃以內(nèi)的匹配點(diǎn)占總數(shù)的51.86%，溫度差值在±1 ℃以內(nèi)的匹配點(diǎn)占總數(shù)的78.84%，溫度差值在±2 ℃以內(nèi)的匹配點(diǎn)占總數(shù)的98.22%；夜晚的匹配數(shù)據(jù)共有1 132對，最大溫度差值為2.00 ℃，最小溫度差值為-2.21 ℃，平均偏差為0.03 ℃，中位數(shù)為0.13 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.76 ℃，穩(wěn)健標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.70 ℃，溫度差值在±0.5 ℃以內(nèi)的匹配點(diǎn)占總數(shù)的52.56%，溫度差值在±1 ℃以內(nèi)的匹配點(diǎn)占總數(shù)的82.16%，溫度差值在±2 ℃以內(nèi)的匹配點(diǎn)占總數(shù)的98.59%。對上述匹配點(diǎn)的海表溫度差值進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)分析，如圖2所示，橫軸代表兩者海表溫度差，縱軸為統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)，白天溫差小于0 ℃的匹配點(diǎn)有306對，大于0 ℃的匹配點(diǎn)有309對；夜晚溫差小于0 ℃的匹配點(diǎn)有491對，大于0 ℃的匹配點(diǎn)有637對。對匹配點(diǎn)的空間位置進(jìn)行分析，如圖3所示，赤道附近匹配點(diǎn)較少，匹配數(shù)據(jù)大部分分布于中低緯度地區(qū)，且分布較均勻，海溫差值較大的點(diǎn)比較分散。由于臨近云邊緣的云檢測可能漏檢，同時(shí)在溫度鋒面，衛(wèi)星觀測與浮標(biāo)觀測的空間分辨率不同會帶來顯著誤差，進(jìn)一步針對匹配點(diǎn)周圍3×3網(wǎng)格衛(wèi)星數(shù)據(jù)的有效性和均勻性進(jìn)行檢測，如表2所示。

表1 FY-3C/VIRR海表溫度數(shù)據(jù)與浮標(biāo)海表溫度數(shù)據(jù)差值分析表

由表2可知，白天匹配點(diǎn)周圍3×3網(wǎng)格內(nèi)均有有效衛(wèi)星海表溫度值的匹配點(diǎn)共有293對，平均偏差為-0.09 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.70 ℃；且該組9個(gè)數(shù)據(jù)的局部標(biāo)準(zhǔn)偏差(Localstandard deviation, LSD)小于等于0.3 ℃的共有208組數(shù)據(jù)，平均偏差為0.06 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.54 ℃；局部標(biāo)準(zhǔn)偏差小于等于0.4 ℃的共有235組數(shù)據(jù)，平均偏差為0.05 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.56 ℃；局部標(biāo)準(zhǔn)偏差小于等于0.5 ℃的共有253組數(shù)據(jù)，平均偏差為0.01 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.62 ℃。夜晚匹配點(diǎn)周圍3×3網(wǎng)格內(nèi)均有有效衛(wèi)星海表溫度值的匹配點(diǎn)共有565對，平均偏差為0.09 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.68 ℃；且該組9個(gè)數(shù)據(jù)的局部標(biāo)準(zhǔn)偏差小于等于0.3 ℃的共有374組數(shù)據(jù)，平均偏差為0.27 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.55 ℃；局部標(biāo)準(zhǔn)偏差小于等于0.4 ℃的共有445組數(shù)據(jù)，平均偏差為0.21 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.58 ℃；局部標(biāo)準(zhǔn)偏差小于等于0.5 ℃的共有480組數(shù)據(jù)，平均偏差為0.19 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.61 ℃。結(jié)果表明隨著匹配點(diǎn)周圍3×3網(wǎng)格數(shù)據(jù)的局部標(biāo)準(zhǔn)偏差的增加，匹配數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差和穩(wěn)健標(biāo)準(zhǔn)偏差遞增，海表溫度差值在±0.5 ℃、±1 ℃以內(nèi)的匹配點(diǎn)個(gè)數(shù)占比遞減，說明在匹配點(diǎn)周圍溫度梯度較大時(shí),衛(wèi)星與浮標(biāo)觀測空間分辨率的差異會導(dǎo)致二者差異增大。局部標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.5 ℃時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.5～0.6 ℃，夜晚平均偏差在0.2 ℃左右。

圖2 FY-3C/VIRR與浮標(biāo)海表溫度差值的統(tǒng)計(jì)直方圖

圖3 FY-3C/VIRR與浮標(biāo)海表溫度差值空間分布圖

FY-3C/VIRR海表溫度數(shù)據(jù)有優(yōu)、良、差三個(gè)質(zhì)量等級，進(jìn)一步分析了質(zhì)量等級為優(yōu)的數(shù)據(jù)精度，選取質(zhì)量為優(yōu)的海表溫度數(shù)據(jù)與浮標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，分析匹配點(diǎn)周圍3×3網(wǎng)格數(shù)據(jù)有效、且該組9個(gè)數(shù)據(jù)的局部標(biāo)準(zhǔn)偏差在不同閾值情況下的統(tǒng)計(jì)特性。表3為FY-3C/VIRR最優(yōu)海表溫度與浮標(biāo)海表溫度匹配數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)信息。表4為FY-3C/VIRR最優(yōu)樣本匹配數(shù)據(jù)周圍3×3網(wǎng)格數(shù)據(jù)有效及該組9個(gè)數(shù)據(jù)的局部標(biāo)準(zhǔn)偏差在不同閾值情況下的白天、夜晚海表溫度數(shù)據(jù)差值分析表。

表2 FY-3C/VIRR匹配點(diǎn)不同均勻性檢測閾值情況下的差值分析表

表3 FY-3C/VIRR最優(yōu)海表溫度數(shù)據(jù)與浮標(biāo)數(shù)據(jù)匹配信息表Table 3 statistics of sea surface temperature difference between the optimal FY-3C/VIRR data and buoy data

由表3可知，F(xiàn)Y-3C/VIRR最優(yōu)海表溫度數(shù)據(jù)與浮標(biāo)數(shù)據(jù)匹配，白天共有423對匹配點(diǎn)，去掉3對反演誤差較大的點(diǎn)后共有420對匹配點(diǎn)，平均偏差為-0.01 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.64 ℃；夜晚共有743對匹配點(diǎn)，去掉13對反演誤差較大的點(diǎn)后共有730對匹配點(diǎn)，平均偏差為0.16 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.58 ℃。由圖4可知，白天差值在0.08 ℃左右，匹配點(diǎn)對數(shù)最多；夜晚差值在0.21 ℃左右，匹配點(diǎn)對數(shù)最多。最優(yōu)海表溫度數(shù)據(jù)誤差較小。

圖4 FY-3C/VIRR最優(yōu)海表溫度數(shù)據(jù)與浮標(biāo)海表溫度數(shù)據(jù)差值的統(tǒng)計(jì)直方圖

表4 FY-3C/VIRR最優(yōu)樣本匹配點(diǎn)不同均勻性檢測閾值情況下的差值分析表

Note：①Robust standard deviation;②Proportion(±0.5 ℃);③Proportion(±1 ℃);④Proportion(±2 ℃)

由表4、圖5 可知，F(xiàn)Y-3C/VIRR最優(yōu)樣本匹配數(shù)據(jù)周圍3×3網(wǎng)格數(shù)據(jù)有效時(shí)，白天共有165對匹配點(diǎn)，平均偏差為0.03 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.52 ℃，其周圍3×3網(wǎng)格數(shù)據(jù)的局部標(biāo)準(zhǔn)偏差的最大值為0.39 ℃，最小值為0.03 ℃；夜晚共有310對匹配點(diǎn)，平均偏差為0.21 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.56 ℃，其周圍3×3網(wǎng)格數(shù)據(jù)的局部標(biāo)準(zhǔn)偏差的最大值為0.47 ℃，最小值為0.03 ℃。白天匹配點(diǎn)周圍3×3網(wǎng)格數(shù)據(jù)的局部標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.3 ℃時(shí)，匹配數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差最小，為0.51 ℃；夜晚匹配點(diǎn)周圍3×3網(wǎng)格數(shù)據(jù)的局部標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.3和0.4 ℃時(shí)，匹配數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差最小，為0.55 ℃。FY-3C/VIRR最優(yōu)樣本海表溫度精度較高。

圖5 FY-3C/VIRR最優(yōu)樣本匹配點(diǎn)周圍3×3網(wǎng)格數(shù)據(jù)的局部標(biāo)準(zhǔn)偏差統(tǒng)計(jì)直方圖

3 結(jié)論

本文利用浮標(biāo)數(shù)據(jù)分別對FY-3C/VIRR在西北太平洋地區(qū)的全部海表溫度數(shù)據(jù)和最優(yōu)質(zhì)量標(biāo)記的海表溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行評估，分析其數(shù)據(jù)精度，為風(fēng)云衛(wèi)星遙感資料的使用提供參考。

(1)FY-3C/VIRR全樣本海表溫度數(shù)據(jù)與浮標(biāo)數(shù)據(jù)的匹配，白天平均偏差為-0.12 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.79 ℃；夜晚平均偏差為0.03 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.76 ℃。匹配點(diǎn)周圍3×3網(wǎng)格數(shù)據(jù)均為有效值時(shí)，匹配數(shù)據(jù)在白天的平均偏差為-0.09 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.70 ℃；夜晚的平均偏差為0.09 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.68 ℃。當(dāng)匹配點(diǎn)周圍3×3網(wǎng)格數(shù)據(jù)的局部標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.3 ℃以內(nèi)時(shí)，F(xiàn)Y-3C/VIRR全樣本海表溫度數(shù)據(jù)與浮標(biāo)數(shù)據(jù)的匹配精度最高，白天的平均偏差為0.06 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.54 ℃；夜晚的平均偏差為0.27 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.55 ℃。

(2)FY-3C/VIRR最優(yōu)樣本海表溫度數(shù)據(jù)與浮標(biāo)數(shù)據(jù)匹配時(shí)，白天匹配數(shù)據(jù)的平均偏差為-0.01 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.64 ℃；夜晚匹配數(shù)據(jù)的平均偏差為0.16 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.58 ℃。匹配點(diǎn)周圍3×3網(wǎng)格數(shù)據(jù)有效時(shí)，匹配數(shù)據(jù)在白天的平均偏差為0.03 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.52 ℃；夜晚的平均偏差為0.21 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.56 ℃。匹配點(diǎn)周圍3×3網(wǎng)格數(shù)據(jù)的局部標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.3 ℃以內(nèi)時(shí)，F(xiàn)Y-3C/VIRR最優(yōu)樣本海表溫度數(shù)據(jù)與浮標(biāo)數(shù)據(jù)的匹配精度最高，白天的平均偏差為0.03 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.51 ℃；夜晚的平均偏差為0.23 ℃，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.55 ℃。

(3)通過對FY-3C/VIRR與浮標(biāo)的海表溫度差值的統(tǒng)計(jì)分析表明FY-3C/VIRR海表溫度數(shù)據(jù)在質(zhì)量最優(yōu)、且匹配點(diǎn)周圍3×3網(wǎng)格數(shù)據(jù)的局部標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.3 ℃以內(nèi)時(shí)精度較高，該精度數(shù)據(jù)與AVHRR[5]、MODIS Aqua[7]相當(dāng)。