Estimation of minimum land surface temperature using the special Sensor microwave imager (SSM I) over the Southwestern region of Saudi Arabia تقدير درجة الحرارة الصغرى لسطح الأرض باستخدام مجس حساس للموجات الدقيقة (SSM I) فوق المنطقة الجنوبية الغربية للملكة العربية السعودية

Abstract

The temperature of land surface over the southwest region of Saudi Arabia was inferred using passive microwave brightness temperatures sensed by the Special Sensor MicrowaveImager (SSMI) on board a Defense Meteorological Satellite Program (DMSP) A linear regression analysis was used to correlate the SSMI brightness temperatures or combinations of brightness temperatures with minimum screen air temperature (representing the minimum surface temperature) in a semiarid mountain region Elevation correction and interpolation were performed Two methods were used as “ground truth” for minimum air temperatures to investigate the response of SSMI brightness temperatures to land surface temperatures (T1 and T2) It is shown that the brightness temperatures and the combination of brightness temperatures were poorly correlated with T1 and T2 where all data were used Four methods were performed to determine the dry soil grid cells Low correlation was found between brightness temperatures and combination of brightness temperatures and T1 and T2 over dry soil grid cells Then the study area was divided into three regions west center and east of the mountain It is found that the brightness temperatures and combination of brightness temperatures were poorly correlated except that H37 channel showed the best channel response to T1 in the east region A single pixel linear correlation was performed on all the dry soil grid cells It was found that H37 is the best single SSMI channel to investigate land surface minimum temperature (T1) and H19 is the best single SSMI channel to investigate land surface minimum temperature (T2)

تم القيام في هذا البحث بقياس ومقارنة درجات الحرارة الصغرى للمنطقة الجنوبية الغربية للمملكة العربية السعودية بواسطة القمر الصناعي SSM I والذي يستخدم أشعة الميكرويف، ودرجات الحرارة الصغرى المقاسة بواسطة محطات الأرصاد، في نفس وقت مرور القمر الصناعي على منطقة الدراسة، بهدف التوصل إلى قناة أو مجموعة من القنوات التي يستخدمها القمر، لتمثل درجات الحرارة الصغرى في الأماكن غير المتوفر فيها محطات للرصد في منطقة الدراسة ونظراً لاختلاف التضاريس في منطقة الدراسة، فقد تم توزيع ارتفاعات بعض المحطات المتوفرة على كافة أجزاء المنطقة، ولإيجاد العلاقة بين قراءات القمر الصناعي ومحطات الأرصاد، تم حساب درجات حرارة المحطات المتوفرة في منطقة الدراسة على كافة الأجزاء باستخدام طريقتين لتوزيع درجات الحرارة، وبهذا أصبحت لدينا قرائتين لدرجات الحرارة الصغرى في منطقة الدراسة (T1 و T2) أظهرت الدراسة أن درجات الحرارة المقاسة بكلا الطريقتين ترتبط ارتباطا ضعيفا مع تلك المقدرة بواسطة القمر الصناعي عند استخدام جميع المعلومات المتوفرة في منطقة الدراسة وعليه فقد تم اختيار المربعات الجافة في منطقة الدراسة وذلك بأربع طرق مختلفة، أظهرت الدراسة ارتباطا ضعيفا بين درجات الحرارة المقاسة بكلا الطريفتين وتلك المقدرة بواسطة القمر الصناعي ومن ثم تم تقسيم المنطقة إلى أجزاء غرب ووسط وشرق بناء على تحديد المربعات التي تمر بها قمم الجبال ، والتي تمثل وسط منطقة الدراسة، والمربعات الواقعة غربها ممثل غرب منطقة الدراسة، أما المربعات الواقعة شرق قمم الجبال فتمثل شرق منطقة الدراسة، فأظهرت هذه التقسيمات أن درجات الحرارة المقاسة بكلا الطريقتين ترتبط ارتباطا ضعيفا ما عدا درجة الحرارة (T1) والتي ترتبط مع الموجة H37 (تردد أفقي 37 جيجاهيرتز) للقمر الصناعي ارتباطاً عالياً ولإيجاد علاقة أفضل فقد تم اختيار مربع واحد يحتوي على محطة رصد وذلك لمقارنة درجة الحرارة المقاسة بكلا الطريقتين مع قراءة القمر الصناعي وقراءة المحطة نفسها، وقد أظهرت الدراسة أن أفضل موجة للقمر الصناعي نستطيع اعتبارها ممثل درجة الحرارة (T1) هي H37 بينما أفضل موجة للقمر الصناعي (T2) هي الموجة H19 (تردد أفقي 19 جيجاهيرتز)