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Sentinel-3, algoritmos para calcular la temperatura
  •   Copernicus Sentinel Space

No hemos hablado todavía en este blog de los productos de temperatura de la superficie del mar (Sea Surface Temperature o SST) de Sentinel-3.  Hay que recordar que los productos marinos y terrestres están totalmente diferenciados en Sentinel-3. Los primeros dependen de EUMETSAT, los segundos de ESA. Y esto aplica también a la temperatura derivada del SLSTR.

Lo más importante sobre el producto de temperatura es conocer bien el dato que ofrece. Como hemos dicho, hay un procedimiento diferente para los productos marinos y terrestres. En ambos casos está basado en un algoritmo tipo split-window (bien conocido en teledetección). La diferencia principal es que en el caso de los productos marinos, la emisividad de la superficie (aquí el agua) es conocida con suficiente exactitud y esto permite aplicar directamente el método split-window. A cambio, en los productos terrestres la emisividad es desconocida y hay que realizar alguna hipótesis sobre ella a partir de un mapa de usos del suelo y del estado de la vegetación.

Los algoritmos split-window utilizan dos bandas del infrarrojo térmico para disponer de dos estimaciones diferentes de la temperatura de la superficie, lo que permite añadir una incógnita relacionada con la interferencia atmosférica. El SLSTR de Sentinel-3 dispone efectivamente de dos bandas térmicas, en concreto centradas en 11 μm y 12 μm. Pero también dispone de una banda más en la zona del infrarrojo medio (3.7 μm), que puede utilizarse durante la noche como una banda térmica adicional para reforzar la estimación de la interferencia atmosférica. Recordemos que el SLSTR toma imágenes tanto en pases descendentes (hacia las 10 de la mañana) como ascendentes (hacia las 10 de la noche), por lo que tenemos disponibles imágenes diurnas y nocturnas.

Para complicar más la situación, el característico barrido cónico del SLSTR (heredero de los clásicos ATSR y AATSR) permite reforzar la técnica del split-window con una visión dual; gran parte de la superficie es observada dos veces en un intervalo de tiempo pequeño, lo que permite mejorar la estimación de la interferencia atmosférica. Pero no todo el ancho de la imagen que se obtiene en visión nadiral es recogido por la imagen oblicua (o along-track), por lo que esta doble información solo ocupa una franja de la imagen final; esta franja no está centrada en la imagen, ya que la geometría de observación de SLSTR es compleja.

Por tanto, tenemos varias opciones para definir el algoritmo split-window utilizado para la temperatura de la superficie del mar. La información de qué algoritmo se ha utilizado para la SST de cada píxel se documenta en una de las variables del fichero de datos SST (*MAR-L2P_GHRSST*.nc), en concreto en "sst_algorithm_type". En esta variable, a cada píxel correspondiente a la imagen se le asocia un código según el algoritmo de determinación de SST utilizado:

0 = No retrieval (típicamente sobre los píxeles de tierra)

1 = N2: across-track single-view 2-channel retrieval (no se usa la banda de 3.7 μm ni la vista along-track)

2 = N3R: “reserve” set of coefficients for use in the event of a significant volcanic eruption

3 = N3: across-track single-view 3-channel retrieval (no se usa la vista along-track)

4 = D2: dual view day-time (no se usa la banda de 3.7 μm)

5 = D3: dual view 3-channel retrieval (imágenes nocturnas, máxima información)

En las imágenes, preparadas con la información de un producto Level 2 sobre la Península Ibérica de hace apenas una semana, se comprueba como en la imagen diurna las franjas externas utilizan la opción 1 (en azul) mientras la parte con visión dual utiliza 4 (en granate); en las nocturnas se aplican respectivamente la 3 (en amarillo) y la 5 (en granate).

S3 retrieval day and night

Cualquiera de las opciones (y esto es importante) permite una gran exactitud en la estimación de la SST. De acuerdo a la última product notice, "The uncertainties of individual pixel clear-sky SST meet mission requirements (better than ±0.3 K)". Esta incertidumbre está en línea con la exigida para la variable SST en estudios oceanográficos y climatológicos, y le da un gran valor a los datos de temperatura de la superficie del mar de Sentinel-3.