院機關派駐機構分院院屬機構期刊電子雜誌青藏高原所揭示雲對使用MODIS地表溫度估算氣溫的影響附件

由於具有較高的時空解析度，MODIS地表溫度在偏遠地區氣溫估算方面具有特殊的應用價值，並已在全球不同地區得到驗證和應用。近年來的多項研究表明，雲可能會對使用MODIS地表溫度估算氣溫造成顯著影響。但是，由於研究手段和觀測數據的不足，關於雲影響的詳細研究還未見報道。

基於此，中國科學院青藏高原地球科學卓越創新中心、青藏高原研究所研究員張凡課題組博士張宏波及其合作者選擇青藏高原三種下墊面（冰川、荒漠草原和高山草甸）的自動氣象站觀測數據結合常規氣象站數據（圖1）進行綜合分析，發現雲對使用MODIS白天地表溫度估算日最高氣溫和使用MODIS夜間地表溫度估算日最低氣溫的影響是截然不同的。

基於自動氣象站觀測數據的試驗結果（圖2）表明：MODIS夜間地表溫度產品中存在的未被檢測到的雲柵格要明顯多於白天地溫產品；MODIS夜間地表溫度產品中含有的大量未被檢測到的雲柵格，影響了夜間地表溫度的準確性，進而顯著降低了日最低氣溫的估算精度；對於日最高氣溫的估算，雲的影響主要來自於雲對日最高氣溫和白天地表溫度相關關係的干擾，而雲對日最低氣溫和夜間地表溫度相關關係的影響很小。此外，基於常規氣象站數據的試驗結果（圖3）顯示：在前人研究中多次發現的日最高氣溫估算精度顯著低於日最低氣溫的問題主要來自於柵格內地表溫度的空間異質性，即MODIS柵格值與單點觀測差異，而這一問題對MODIS白天地表溫度的影響要顯著高於夜間地表溫度。進一步的試驗發現：對臨近時刻的MODIS地溫觀測進行「無雲」條件限定，儘管對提高日最高氣溫估算精度的效果有限，但可以有效降低夜間地表溫度中異常值的比例，從而提高日最低氣溫估算精度（圖3）。

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圖1. 研究區概況，3個自動氣象站和92個常規氣象站位置。

圖2. 不同雲量條件下，分別使用MODIS地表溫度、去雲之後的MODIS地表溫度和實際觀測的地表溫度估算氣溫（包括日最高和日最低氣溫）的精度對比。

圖3. 基於常規氣象站數據和MODIS地表溫度數據，「無雲」和「有雲」條件下氣溫（包括日最高和日最低氣溫）估算精度比較。

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