Calibración de los sensores térmicos del landsat-8 con medidas de campo realizadas en los arrozales de Valencia

Abstract

La Misión de Continuidad de la serie Landsat (LDCM en inglés), rebautizada como Landsat-8 (L8), fue puesta en marcha en Febrero de 2013 y las operaciones de adquisición empezaron a mediados de abril del mismo año. Los canales térmicos (TIRs en inglés) de L8 son los canales 10 (10,60-11,19 μm) y 11 (11,50-12,51 μm), destinados a proveer temperaturas de la superficie terrestre (LST en inglés) más precisas que las del Landsat-7 ETM+. Los primeros estudios del equipo de calibración de L8 mostraron temperaturas descompensadas y, en Enero de 2014, la NASA ha propuesto restar 2,1 ± 0,8 K y 4,4 ± 1,8 K para las medidas de las bandas 10 y 11, respectivamente. La finalidad de este Trabajo Final de Grado es contribuir a los esfuerzos de calibración de las bandas térmicas de L8 con el objetivo de solucionar los problemas actuales de descalibrado. Las medidas de temperatura de la superficie terrestre se realizan en una zona de 100 km2 de arrozales, llana y térmicamente homogénea, cercana a la ciudad de Valencia que se utiliza habitualmente para la calibración in situ de las bandas térmicas de diferentes satélites de la ESA y de la NASA (Coll et al., 2012). Durante el periodo de medidas nos podemos encontrar con tres tipos de cubiertas terrestres: suelo inundado (superficie de agua), suelo desnudo y arroz con cubierta vegetal completa, con un rango de temperaturas desde poco menos de 10 °C hasta los 30 °C y diferentes condiciones ambientales. Se utilizan diez radiómetros TIRs para las medidas: dos CIMEL CE 312-1 con cuatro bandas (8-13; 11,5-12,5; 10,5-11,5 y 8,2-9,2 μm), dos CIMEL CE 312-2 con seis bandas (8-13; 8,1-8,5; 8,5-8,9; 8,9-9,3; 10,3-11,0 y 11,0-11,7 μm) y seis APOGEE SI-211 con una única banda (8-14 μm). La calibración sobre un cuerpo negro asegura la precisión absoluta de todas las bandas de los radiómetros dentro de 0,1-0,4 K. Los radiómetros CE 312 se llevan en trayectos de ida y vuelta de 100 m de longitud y las temperaturas se miden durante 3 minutos centrados en la hora de paso del satélite. Los radiómetros APOGEE se sitúan en un punto fijo. También se mide la emisividad de los campos de arroz con un espectroradiómetro de campo. El modelo de transferencia radiativa MODTRAN-5, junto con el perfil atmosférico del reanálisis del National Centers for Environmental Prediction (NCEP), que se utilizan para simular en canales radiancias y temperatura de brillo y obtener así la LST a partir de la temperatura obtenida por el satélite, los cuales se han comparado con los datos recopilados por L8TIRS en la zona de pruebas. Se observan diferencias significativas entre las simulaciones y las TIRs y la recalibración propuesta por el equipo L8 no es suficientemente satisfactoria para nuestra zona de pruebas. Además, de los errores propuestos por la NASA, en este Trabajo Final de Grado proponemos añadir a éstos los siguientes: 2,3 ± 0,9 ºC y 1,1 ± 1,9 ºC para las bandas 10 y 11 respectivamente.