определить альбедо снежного покрова по МОДИСу

[ecolog]

В ходе попыток рассчитать средствами Аркгиса интенсивность снеготаяния для безлесной местности возник следующий вопрос - а можно ли по снимку МОДИС оценить альбедо снежного покрова для этих целей, и как?
Если в сканэксовском продукте просматривать снимки NOAA, то значение альбедо снега в видимом канале порядка 0,25...0,30, а альбедо леса меньше в 5 раз.
Но как все это соотнести с реальными значениями альбедо снега?

Для расчетов предполагается использовать известный метод П.П. Кузьмина, им же самим адаптироыванный для данных стандартных наблюдений. Соответственно радиационная составляющая включает максимально возможные суммы радиации (рассчитаны средствами SAGA GIS) за вычетом альбедо и поправки на облачность.

[pendduduk]

Добрый день,
Вам нужно использовать MOD02, и пересчитать DN (исходные яркости) в spectral reflectance. Либо сразу использовать продукт MOD09 - там данные уже приведены к surface reflectance и сделана атмосферная коррекция.

[ecolog]

Спасибо!
И это уже готовое альбедо будет?
И какие каналы взять, наверное три видимых, или ближний ИК тоже надо?

[Максим Дубинин]

есть готовый продукт для альбедо
http://modis-atmos.gsfc.nasa.gov/ALBEDO/

[gamm]

В ходе попыток рассчитать средствами Аркгиса интенсивность снеготаяния для безлесной местности возник следующий вопрос - а можно ли по снимку МОДИС оценить альбедо снежного покрова для этих целей, и как?

боюсь, альбедо вам мало поможет, поскольку таяние определяется в основном температурой воздуха (если не нужна суточная динамика, то DDF работает). Кроме того, для вычисления слоя стока нужно еще учитывать распределение снега в рельефе.

На региональном уровне запасы снега (по слою стока) можно взять из данных AMSR-E (который стоит на тех же Terra, что и MODIS), но в момент бурного таяния (на открытой равнине снег сходит за 3-7 дней) показания его нестабильны. Косвенно оценить запасы воды (точнее, их относительное распределение) можно по многолетним наблюдениям MODIS, используя динамику снежного покрова и ход температур (используя тот же DDF).

[pendduduk]

Спасибо!
И это уже готовое альбедо будет?
И какие каналы взять, наверное три видимых, или ближний ИК тоже надо?

Альбедо
В случае MOD09 - да.
В случае MOD02 - не совсем, нужно еще выполнить атмосферную коррекцию.
Мне кажется только видимые, но могу ошибаться.

[ecolog]

Да, по среднесуточной температуре мы считаем уже 4 года. Используем ЦМР, вертикальные градиенты температуры, для каждого типа растительности вводятся свои коэффициенты стаиывания, в качестве карты растительности используем Globcover2009. Результаты вполне удовлетворительные для залесенной территории и не совсем хорошие - для безлесной.
Для безлесной части еще используем формулы Е.Г. Попова , учитывающие суточный ход темпеартуры и скорость ветра. Однако они не учитывают абс. влажность, которая тоже сильно влияет на снеготаяние. Сейчас вот попробуем сделать по методу П.П. Кузьмина (учитывает радиационную и адвективную составляющую снеготаяния). На первый взгляд результаты удовлетворительные, но если уточнить данные по альбедо, оин могут стать еще лучше. Главное, удается определить снижение интенсивности таяния при низкой влажности.
Что касается максимального снегозапаса, то его определяем двумя способами:
За прошлые годы - по данным снегомерных съемок, интерполируются раздельно для поля и леса, с учетом коррекции на высоту местности (10%/100 м высоты), типа растительности (коэффициенты взяты из литературы) и на уклон и экспозицию макросклонов.
Если нет даных снегосъемок, определяем по сумме осадков хоолдного периода, с учетом периодов устойчивого и неустойчивого снегонакопления (в последнем снег накапливается только в горах, а на равнине неоднократно устанавливеется и сходит). Для неустойчивого снегонакопления учитывается таяние при оттепелях и фаза осадков (по величиен приземной темпертуры, и темпеартур в пограничном слое), так что рассчитывается снегонакопление с суточным шагом (или большим, если в период таяния не было).

В общем здесь можно посмотреть примеры картинок за 2013 год, расчет по температуре воздуха а снегозапасы - по вычислены по сумме осадков зимой. Нынче получается пока не очень хорошо - есть занижение скорости таяния на открытых местах,
http://accident.perm.ru/?m=3&a=408
Что касается AMSR, то он вроде не работает с 2009 года, так что его не пробовали. И оценка ошибок для лесной местности 50-70%, что намного больше чем даже расчет снегозапасов по осадкам.

[ecolog]

В случае MOD09 - да.
В случае MOD02 - не совсем, нужно еще выполнить атмосферную коррекцию.
Мне кажется только видимые, но могу ошибаться.

Как-то просматриваю скачанный с Ladsweb MOD09 (красный канал) - и чего-тот не понимаю.
Для снега характерные значения 25000....32000, Указан Scale Factor 10000. Если просто поделить на 10000, то будет нереальное значение.
И еще в свойствах указано Min/max -100...16000.
Возникает вопрос - что еще нужно днлать с ним чтобы получить реальные значения альбедо?

Что касается MOD43, то результаты корректные, а вот частота выхода продукта - раз в 16 дней маловато.

[ecolog]

До кучи вот еще интересная методика из статьи, связанной с детальным (послойным) моделированием, так что ИМХО ей можно доверять:

Альбедо
Альбедо верхнего слоя снега (αsn) определяет-
ся согласно работе [Dickinson et al., 1986] как
αsn =(1−0,2fage )αsn,new, (12)
где αsn,new = 0,9 – альбедо свежего снега; fage –
функ ция возраста снега:
fage = τsn (1+ τsn ) (13)
(τsn – возраст верхнего слоя снега, сут). Если верх-
ний слой снега талый, то альбедо снега принимается
равным 0,55.

[gamm]

Используем ЦМР, вертикальные градиенты температуры, для каждого типа растительности вводятся свои коэффициенты стаиывания, в качестве карты растительности используем Globcover2009. Результаты вполне удовлетворительные для залесенной территории и не совсем хорошие - для безлесной.

интересно, обычно получается, что в лесу просто сдвиг порога начала таяния примерно на 3-4 градуса ... а распределение запасов по рельефу у вас есть, или вы считаете слой одинаковым? а может просто карта растительности недостаточно детальная и/или правильная? может, с Ландсата взять?

Для безлесной части еще используем формулы Е.Г. Попова , учитывающие суточный ход темпеартуры и скорость ветра.

ссылочку можно?

Однако они не учитывают абс. влажность, которая тоже сильно влияет на снеготаяние.

а где же ее взять, родимую? там много чего нужно, особенно в приземном слое - но взять неоткуда, даже фактическую скорость ветра.

Сейчас вот попробуем сделать по методу П.П. Кузьмина

ссылочку можно?

Что касается AMSR, то он вроде не работает с 2009 года, так что его не пробовали.

мы использовали исторические с 2002 по 2008

И оценка ошибок для лесной местности 50-70%, что намного больше чем даже расчет снегозапасов по осадкам.

вы говорили об открытой территории. Но прибор действительно перестал работать, в 2011

[gamm]

.

[pendduduk]

В случае MOD09 - да.
В случае MOD02 - не совсем, нужно еще выполнить атмосферную коррекцию.
Мне кажется только видимые, но могу ошибаться.

Как-то просматриваю скачанный с Ladsweb MOD09 (красный канал) - и чего-тот не понимаю.
Для снега характерные значения 25000....32000, Указан Scale Factor 10000. Если просто поделить на 10000, то будет нереальное значение.
И еще в свойствах указано Min/max -100...16000.
Возникает вопрос - что еще нужно днлать с ним чтобы получить реальные значения альбедо?

Что касается MOD43, то результаты корректные, а вот частота выхода продукта - раз в 16 дней маловато.

Просто единицы измерения разные. Умножте на 0.00000001 и все будет красиво

Вот тут почитайте про это продукт:
ATBD MOD09

[ecolog]

Вот забыл, где они упоминаются в современной литературе...
Брал из книги Попов Е.Г. Вопросы теории и практики прогнозов речного стока, 1963 г. Ну и статьи его же в сборнике трудов гидрометцентра.
Выглядит вот так (дальше кусок текста из будущей статьи):

В связи с низкой точностью расчета радиационного теплообмена по данным стандартной сети наблюдений, Е.Г. Поповым предложены эмпирические формулы, позволяющие оценить радиационную и адвективную составляющие снеготаяния с шагом 0,5 суток, на основе данных о суточном ходе температуры воздуха и скорости ветра [12, 13].
Для дневной части суток:
Hd = k(Tmax – Tmean) – 1,4(Tmean – Tmin) + 0,65Vd(Td – 0,5). (2)
Для ночной части суток:
Hn = 0,65Vn(Tn – 0,5) – 1,4(Tmean – Tmin). (3)
Где Здесь Hd и Hn, Td и Tn, Vd и Vn – соответственно интенсивность снеготаяния, температура воздуха и скорость ветра за дневные и ночные часы, Tmean, Tmax и Tmin – среднесуточная, максимальная и минимальная температура воздуха; k – коэффициент, зависящий от альбедо снежного покрова.

Вообще эффективность этих формул сомнительна, поскольку объем ввода данных возрастает раз в 10, а качество расчета несильно повышается. И самое главное, ночная температура интерполируется не очень хорошо из-за инверсий, в результате происходит завышение интенсивности снеготаяния ночью (реально она очень часто близка к нулю, за счет эффективного излучения поверхности снега).

В лесу порог начала водоотдачи (именно ее, а не начала таяния) сдвинут существенно. Но еще больше он сдвинут на возвышенностях, и в горах, где снегозапас больше. особенно - в горных темнохвойных лесах.

Со скоростью ветра согласен, она вообще толком не интерполируется. Но мы попробовали:) получается сильное завышение интенсивности таяния ИМХО.

Насчет перераспределенич снега по мезорельефу, у нас размер расчетной ячейки был 3 км (то что на картинках приведено), так что площадь рассчитывается как у всех, с помощью кривой распределения снегозапаса. Но параметры ее наод еще подбирать, она совсем сырая, и лишь в общих чертах отображает процесс изменения площади СП.

[ecolog]

Ну метод Кузьмина существует в разных вариациях. Я пока пытаюсь испольозвать именно его оригинальную формулу для расчета снеготаяния по метеоданным на открытой местности

Есть еще глава из их книжки
http://www.iwp.ru/sites/files/iwp.ru/pu ... RFROST.pdf

Вообще группа гидрологического моделирования ИВП РАН (Кучмент Л.С., Гельфан А.Н, Мотовилов Ю.Г.) его давно уже использует, причем в их статье в Метеорологии и гидрологии (за 2011 год статья есть на сайте ВСЛ
http://meteovlab.meteorf.ru/images/lite ... chment.pdf)

Упоминаются расчеты для крупных водосборов. Как они это делали для лесной части, не совсем понятно. Видимо вводили какие-то общие поправочные коэффициенты для типов леса, для снегонакопления (что и мы делаем) и наверное для притока радиации.

[gamm]

Ну метод Кузьмина существует в разных вариациях.

спасибо за ссылки!