scholarly journals Analysis of Spatial and Temporal Variability of the PAR/GHI Ratio and PAR Modeling Based on Two Satellite Estimates

2020 ◽  
Vol 12 (8) ◽  
pp. 1262 ◽  
Author(s):  
Francisco Ferrera-Cobos ◽  
Jose M. Vindel ◽  
Rita X. Valenzuela ◽  
José A. González
Keyword(s):  
Temporal Variability ◽  
Spatial And Temporal Variability ◽  
Mean Square ◽  
Clearness Index ◽  
Active Radiation ◽  
Oceanic Climate ◽  
Moderate Resolution ◽  
Resolution Imaging ◽  
Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer ◽  
Using Data

The main objectives of this work are to address the analysis of the spatial and temporal variability of the ratio between photosynthetically active radiation (PAR) and global horizontal irradiance (GHI), as well as to develop PAR models. The analysis was carried out using data from three stations located in mainland Spain covering three climates: oceanic, standard Mediterranean, and continental Mediterranean. The results of this analysis showed a clear dependence between the PAR/GHI ratio and the location; the oceanic climate showed higher values of PAR/GHI compared with Mediterranean climates. Further, the temporal variability of PAR/GHI was conditioned by the variability of clearness index, so it was also higher in oceanic than in Mediterranean climates. On the other hand, Climate Monitoring Satellite Facility (CM-SAF) and Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) data were used to estimate PAR as a function of GHI over the whole territory. The validation with ground measurements showed better performance of the MODIS-estimates-derived model for the oceanic climate (root-mean-square error (RMSE) around 5%), while the model obtained from CM-SAF fitted better for Mediterranean climates (RMSEs around 2%).

scholarly journals NASA MODIS Previews NPOESS VIIRS Capabilities

2006 ◽  
Vol 21 (4) ◽  
pp. 649-655 ◽  
Author(s):  
Thomas F. Lee ◽  
Steven D. Miller ◽  
Carl Schueler ◽  
Shawn Miller
Keyword(s):  
Satellite System ◽  
Infrared Imager ◽  
Defense Meteorological Satellite Program ◽  
Moderate Resolution ◽  
Resolution Imaging ◽  
Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer ◽  
Using Data ◽  
Color Simulation ◽  
True Color ◽  
Real Time Simulations

Abstract The Visible/Infrared Imager Radiometer Suite (VIIRS), scheduled to fly on the satellites of the National Polar-orbiting Operational Environmental Satellite System, will combine the missions of the Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR), which flies on current National Oceanic and Atmospheric Administration satellites, and the Operational Linescan System aboard the Defense Meteorological Satellite Program satellites. VIIRS will offer a number of improvements to weather forecasters. First, because of a sophisticated downlink and relay system, VIIRS latencies will be 30 min or less around the globe, improving the timeliness and therefore the operational usefulness of the images. Second, with 22 channels, VIIRS will offer many more products than its predecessors. As an example, a true-color simulation is shown using data from the Earth Observing System’s Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), an application current geostationary imagers cannot produce because of a missing “green” wavelength channel. Third, VIIRS images will have improved quality. Through a unique pixel aggregation strategy, VIIRS pixels will not expand rapidly toward the edge of a scan like those of MODIS or AVHRR. Data will retain nearly the same resolution at the edge of the swath as at nadir. Graphs and image simulations depict the improvement in output image quality. Last, the NexSat Web site, which provides near-real-time simulations of VIIRS products, is introduced.

scholarly journals Effects of Spring–Neap Tidal Cycle on Spatial and Temporal Variability of Satellite Chlorophyll-A in a Macrotidal Embayment, Ariake Sea, Japan

2020 ◽  
Vol 12 (11) ◽  
pp. 1859
Author(s):  
Mengmeng Yang ◽  
Joaquim I. Goes ◽  
Hongzhen Tian ◽  
Elígio de R. Maúre ◽  
Joji Ishizaka
Keyword(s):  
Chlorophyll A ◽  
Temporal Variability ◽  
Tidal Cycle ◽  
Ocean Color ◽  
Spatial And Temporal Variability ◽  
Ariake Sea ◽  
Chl A ◽  
Moderate Resolution ◽  
Spatio Temporal ◽  
Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer

We investigated the spatio-temporal variability of chlorophyll-a (Chl-a) and total suspended matter (TSM) associated with spring–neap tidal cycles in the Ariake Sea, Japan. Our study relied on significantly improved, regionally-tuned datasets derived from the ocean color sensor Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) Aqua over a 16-year period (2002–2017). The results revealed that spring–neap tidal variations in Chl-a and TSM within this macrotidal embayment (the Ariake Sea) are clearly different regionally and seasonally. Generally, the spring–neap tidal variability of Chl-a in the inner part of the Ariake Sea was controlled by TSM for seasons other than summer, whereas it was controlled by river discharge for summer. On the other hand, the contribution of TSM to the variability of Chl-a was not large for two areas in the middle of Ariake Sea where TSM was not abundant. This study demonstrates that ocean color satellite observations of Chl-a and TSM in the macrotidal embayment offer strong advantages for understanding the variations during the spring–neap tidal cycle.

scholarly journals A satellite-based analysis of the Val d'Agri Oil Center (southern Italy) gas flaring emissions

2014 ◽  
Vol 14 (10) ◽  
pp. 2783-2793 ◽  
Author(s):  
M. Faruolo ◽  
I. Coviello ◽  
C. Filizzola ◽  
T. Lacava ◽  
N. Pergola ◽  
...  
Keyword(s):  
Treatment Plant ◽  
Environmental Complexity ◽  
Gas Flaring ◽  
Multi Temporal ◽  
Moderate Resolution ◽  
Resolution Imaging ◽  
Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer ◽  
Pre Treatment ◽  
Using Data ◽  
Infrared Data

Abstract. In this paper, the robust satellite techniques (RST), a multi-temporal scheme of satellite data analysis, was implemented to analyze the flaring activity of the Val d'Agri Oil Center (COVA), the largest Italian gas and oil pre-treatment plant, owned by Ente Nazionale Idrocarburi (ENI). For this site, located in an anthropized area characterized by a large environmental complexity, flaring emissions are mainly related to emergency conditions (i.e., waste flaring), as industrial processes are regulated by strict regional laws. While regarding the peculiar characteristics of COVA flaring, the main aim of this work was to assess the performances of RST in terms of sensitivity and reliability in providing independent estimations of gas flaring volumes in such conditions. In detail, RST was implemented for 13 years of Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) medium and thermal infrared data in order to identify the highly radiant records associated with the COVA flare emergency discharges. Then, using data provided by ENI about gas flaring volumes in the period 2003–2009, a MODIS-based regression model was developed and tested. The results achieved indicate that the such a model is able to estimate, with a good level of accuracy (R2 of 0.83), emitted gas flaring volumes at COVA.

scholarly journals Εκτίμηση της συμβολής της αστικής μορφολογίας και λειτουργίας στο αστικό θερμικό περιβάλλον με την ανάπτυξη προηγμένων τεχνικών δορυφορικής τηλεπισκόπησης

2020 ◽  
Author(s):  
Ηλίας Αγαθαγγελίδης
Keyword(s):  
Heat Exposure ◽  
Principal Component ◽  
Mean Square ◽  
Climate Zones ◽  
Local Climate ◽  
Local Climate Zones ◽  
Moderate Resolution ◽  
Resolution Imaging ◽  
Urban Heat ◽  
Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer

Στο πλαίσιο της παρούσας διδακτορικής διατριβής επιχειρήθηκε μία πολυδιάστατη μελέτη του θερμικού περιβάλλοντος του πολεοδομικού συγκροτήματος της Αθήνας. Η ερευνητική προσπάθεια είχε ως στόχο την εκτίμηση της επίδρασης της αστική μορφολογίας και λειτουργίας στο αστικό θερμικό περιβάλλον. Η μελέτη υλοποιήθηκε κατά κύριο λόγο με την ανάπτυξη τεχνικών δορυφορικής τηλεπισκόπησης και επικουρικά με την εφαρμογή Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών και αριθμητικής προσομοίωσης. Τα υφιστάμενα δορυφορικά συστήματα δεν διαθέτουν την ταυτόχρονη υψηλή χωρική και χρονική διακριτική ικανότητα η οποία απαιτείται για τη λεπτομερειακή διερεύνηση των ενδοαστικών διαφοροποιήσεων. Για τον σκοπό αυτό, πραγματοποιήθηκε αρχικά βελτίωση των υφιστάμενων μεθοδολογιών της στατιστικής υποκλιμάκωσης, κατά την οποία το LST ενισχύεται χωρικά βάσει της σχέσης που εμφανίζει με επιφανειακές παραμέτρους. Η υποκλιμάκωση πραγματοποιήθηκε με τη χρήση πολλαπλών μεταβλητών πρόβλεψης, υψηλής χωρικής ανάλυσης τιμών του συντελεστή εκπομπής έπειτα από φασματική ταξινόμηση, και εξετάζοντας διαφορετικούς γραμμικούς και μη γραμμικούς αλγορίθμους παλινδρόμησης. Εφαρμόστηκε στις καταγραφές θερμικής ακτινοβολίας του αισθητήρα Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) των δορυφόρων Aqua και Terra, για τη χωρική ενίσχυσή τους από το 1 km στα 100 m. Βρέθηκε ότι η προτεινόμενη μέθοδος υποκλιμάκωσης —με τη χρήση του αλγορίθμου παλινδρόμησης τύπου ridge— παρείχε αξιόπιστες, χωρικά ενισχυμένες τιμές LST με σφάλμα μικρότερο των 2 K (τετραγωνική ρίζα μέσου τετραγωνικού σφάλματος, Root Mean Square Error – RMSE) και με σταθερά καλύτερη ακρίβεια (∼0.5 K) συγκριτικά με τις μεθόδους αναφοράς. Στο επόμενο στάδιο της μελέτης πραγματοποιήθηκε, σε υψηλή χωρική διακριτική ικανότητα (100 m), ο προσδιορισμός των χαρακτηριστικών της αστικής μορφολογίας, της λειτουργίας και των ροών ενέργειας της Αθήνας, και επακόλουθα ο συνδυασμός τους σε έναν δείκτη θερμικής επιβάρυνσης. Χρησιμοποιώντας πλήθος γεωχωρικών δεδομένων, κατέστη δυνατή η πλήρης περιγραφή του κτηριακού περιβάλλοντος, συμπεριλαμβανομένου του λόγου του ύψους των κτηρίων προς το πλάτος των δρόμων —αναλογία διαστάσεων αστικής χαράδρας (H/W)— για κάθε οδό της πόλης. Επακόλουθα, αξιοποιώντας το υψηλής χωρικής και χρονικής ανάλυσης LST από το πρώτο τμήμα της εργασίας, πραγματοποιήθηκε ο προσδιορισμός της αισθητής (QH) και της λανθάνουσας ροής θερμότητας (QE). Χρησιμοποιήθηκαν επιπρόσθετα παρατηρήσεις από μετεωρολογικούς σταθμούς και εφαρμόστηκε η μέθοδος της «αεροδυναμικής αντίστασης». Για την αξιολόγηση της ακρίβειας της εκτίμησης των ροών χρησιμοποιήθηκαν μετρήσεις μικρομετεωρολογικού πύργου· βρέθηκε μέσο σφάλμα RMSE ∼45 W/m2 για το QH και ∼15 W/m2 για το QE. Από τις παραπάνω τυρβώδεις ροές ενέργειας υπολογίστηκε στη συνέχεια ο λόγος Bowen β = QH/QE. Η ανθρωπογενής ροή θερμότητας (QF) προσδιορίστηκε μέσω της ανάπτυξης αλγορίθμου που συνδυάζει τις «bottom-up» και «top-down» προσεγγίσεις και είναι προσαρμοσμένος στα διαθέσιμα ενεργειακά δεδομένα της Αθήνας. Εντοπίστηκαν υψηλές ανθρωπογενείς εκπομπές θερμότητας για το κέντρο της πόλης (QF > 100 W/m2). Οι παραπάνω μεταβλητές (H/W, β και QF) μαζί με την εκτιμώμενη «καθαρή» μεταβολή του ρυθμού αποθήκευσης θερμότητας (ΔQs) ενσωματώθηκαν κατόπιν στον προτεινόμενο δείκτη θερμικής έκθεσης (Urban Heat Exposure, UHeatEx), χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της ανάλυσης σε κύριες συνιστώσες (Principal Component Analysis, PCA). Ο παραπάνω δείκτης αποτύπωσε τα σημεία του αστικού ιστού της Αθήνας με τη δυσμενέστερη θερμική ποιότητα και κατά συνέπεια μπορεί να καταστεί ιδιαίτερα πολύτιμος σε μελέτες αστικού σχεδιασμού. Επιπρόσθετα, ο UHeatEx κατάφερε να αναδείξει τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά ως προς τη μορφολογία και το ενεργειακό ισοζύγιο της πόλης, κάτι που σε σημαντικό βαθμό δεν μπορούσε να επιτευχθεί μέσω της ταξινόμησης των «Τοπικών Κλιματικών Ζωνών» (Local Climate Zones, LCZ). Στο τελευταίο μέρος το ενδιαφέρον μετατοπίστηκε στην αξιολόγηση της μέσης επίδρασης στο θερμικό περιβάλλον εκτενέστερων αστικών ενοτήτων τοπικής κλίμακας (1 km). Συγκεκριμένα, αρχικά διερευνήθηκε η επίδραση βασικών αστικών μορφολογικών παραμέτρων —το ποσοστό των αδιαπέρατων επιφανειών, το ποσοστό της επιφάνειας κάλυψης από κτήρια και το ύψος των κτηρίων— στην επιφανειακή θερμοκρασία όπως αυτή καταγράφεται από τον δορυφορικό αισθητήρα MODIS. Με σκοπό μια ευρύτερη γενίκευση των συμπερασμάτων ως προς την επίδραση της αστικής μορφολογίας στο LST, παράλληλα με την περίπτωση της Αθήνας εξετάστηκαν 24 επιπλέον ευρωπαϊκές πόλεις. Η στατιστική ανάλυση κατέδειξε ότι η πυκνή και υψηλή δόμηση έχει εν γένει ασθενή θετική ή ακόμα και αρνητική σύνδεση με το LST κατά τη διάρκεια της ημέρας, ενώ αντίθετα εμφανίζει ισχυρή θετική επίδραση τη νύχτα. Το παραπάνω ήταν ιδιαίτερα εμφανές για την Αθήνα, όπου και εξετάστηκαν επιπλέον μορφολογικές παράμετροι και πραγματοποιήθηκε ερμηνεία των αποτελεσμάτων με βάση τις τάξεις των LCZ. Στη συνέχεια, τα χαρακτηριστικά της αστικής μορφολογίας και λειτουργίας της Αθήνας ενσωματώθηκαν στο ατμοσφαιρικό μοντέλο WRF για τη διερεύνηση της προγνωστικής ικανότητάς του, όσον αφορά το αστικό θερμικό περιβάλλον. Τα αποτελέσματα της εφαρμογής του WRF (σε πλέγμα χωρικής ανάλυσης 1 km) σε συνδυασμό με ένα τροποποιημένο σχήμα αστικής παραμετροποίησης έδειξαν ότι το μοντέλο μπορεί να αναπαραγάγει τις κύριες διαφοροποιήσεις εντός του αστικού ιστού, αναφορικά με την επιφανειακή θερμοκρασία (RMSE ∼2.4 K) και τη θερμοκρασία αέρα κοντά στο έδαφος (RMSE ∼1.7 K).

scholarly journals Estimating atmospheric visibility using synergy of MODIS data and ground-based observations

2015 ◽  
Vol 368 ◽  
pp. 46-50
Author(s):  
H. Komeilian ◽  
S. Mohyeddin Bateni ◽  
T. Xu ◽  
J. Nielson
Keyword(s):  
Meteorological Data ◽  
Back Propagation ◽  
Mean Square ◽  
Atmospheric Visibility ◽  
Moderate Resolution ◽  
Resolution Imaging ◽  
Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer ◽  
Dust Events ◽  
Southwestern Iran

Abstract. Dust events are intricate climatic processes, which can have adverse effects on human health, safety, and the environment. In this study, two data mining approaches, namely, back-propagation artificial neural network (BP ANN) and supporting vector regression (SVR), were used to estimate atmospheric visibility through the synergistic use of Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) Level 1B (L1B) data and ground-based observations at fourteen stations in the province of Khuzestan (southwestern Iran), during 2009–2010. Reflectance and brightness temperature in different bands (from MODIS) along with in situ meteorological data were input to the models to estimate atmospheric visibility. The results show that both models can accurately estimate atmospheric visibility. The visibility estimates from the BP ANN network had a root-mean-square error (RMSE) and Pearson’s correlation coefficient (R) of 0.67 and 0.69, respectively. The corresponding RMSE and R from the SVR model were 0.59 and 0.71, implying that the SVR approach outperforms the BP ANN.

scholarly journals An analysis of the collection 5 MODIS over-ocean aerosol optical depth product for its implication in aerosol assimilation

2011 ◽  
Vol 11 (2) ◽  
pp. 557-565 ◽  
Author(s):  
Y. Shi ◽  
J. Zhang ◽  
J. S. Reid ◽  
B. Holben ◽  
E. J. Hyer ◽  
...  
Keyword(s):  
Aerosol Optical Depth ◽  
Optical Depth ◽  
Surface Characteristics ◽  
Mean Square ◽  
Modis Aod ◽  
Moderate Resolution ◽  
Level 3 ◽  
Resolution Imaging ◽  
Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer ◽  
Empirical Corrections

Abstract. As an update to our previous use of the collection 4 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) over-ocean aerosol optical depth (AOD) data, we examined ten years of Terra and eight years of Aqua collection 5 data for its potential usage in aerosol assimilation. Uncertainties in the over-ocean MODIS AOD were studied as functions of observing conditions, such as surface characteristics, aerosol optical properties, and cloud artifacts. Empirical corrections and quality assurance procedures were developed and compared to collection 4 data. After applying these procedures, the Root-Mean-Square-Error (RMSE) in the MODIS Terra and Aqua AOD are reduced by 30% and 10–20%, respectively, with respect to AERONET data. Ten years of Terra and eight years of Aqua quality-assured level 3 MODIS over-ocean aerosol products were produced. The newly developed MODIS over-ocean aerosol products will be used in operational aerosol assimilation and aerosol climatology studies, as well as other research based on MODIS products.

scholarly journals Estimating soybean crop areas using spectral-temporal surfaces derived from MODIS images in Mato Grosso, Brazil

2010 ◽  
Vol 45 (1) ◽  
pp. 72-80 ◽  
Author(s):  
Rui Dalla Valle Epiphanio ◽  
Antonio Roberto Formaggio ◽  
Bernardo Friedrich Theodor Rudorff ◽  
Eduardo Eiji Maeda ◽  
Alfredo José Barreto Luiz
Keyword(s):  
Bare Soil ◽  
Temporal Response ◽  
Mato Grosso ◽  
Moderate Resolution ◽  
Resolution Imaging ◽  
Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer ◽  
Using Data ◽  
Agricultural Regions ◽  
Large Farms

The objective of this work was to evaluate the application of the spectral-temporal response surface (STRS) classification method on Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS, 250 m) sensor images in order to estimate soybean areas in Mato Grosso state, Brazil. The classification was carried out using the maximum likelihood algorithm (MLA) adapted to the STRS method. Thirty segments of 30x30 km were chosen along the main agricultural regions of Mato Grosso state, using data from the summer season of 2005/2006 (from October to March), and were mapped based on fieldwork data, TM/Landsat-5 and CCD/CBERS-2 images. Five thematic classes were considered: Soybean, Forest, Cerrado, Pasture and Bare Soil. The classification by the STRS method was done over an area intersected with a subset of 30x30-km segments. In regions with soybean predominance, STRS classification overestimated in 21.31% of the reference values. In regions where soybean fields were less prevalent, the classifier overestimated 132.37% in the acreage of the reference. The overall classification accuracy was 80%. MODIS sensor images and the STRS algorithm showed to be promising for the classification of soybean areas in regions with the predominance of large farms. However, the results for fragmented areas and smaller farms were less efficient, overestimating soybean areas.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document