Evaluating sources of an apparent cold bias in MODIS land surface temperatures in the St. Elias Mountains, Yukon, Canada
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. Remote sensing data are a crucial tool for monitoring climatological changes and glacier response in areas inaccessible for in situ measurements. The Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) land surface temperature (LST) product provides temperature data for remote glaciated areas where weather stations are sparse or absent, such as the St. Elias Mountains (Yukon, Canada). However, MODIS LSTs in the St. Elias Mountains have shown a cold bias relative to available weather station measurements, the source of which is unknown. Here, we show that the MODIS cold bias likely results from the occurrence of near-surface temperature inversions rather than from the MODIS sensor’s large footprint size or from poorly constrained snow emissivity values used in LST calculations. We find that a cold bias in remote sensing temperatures is present not only in MODIS LST products, but also in Advanced Spaceborne Thermal Emissions Radiometer (ASTER) and Landsat surface temperature products, both of which have a much smaller footprint (90–120 m) than MODIS (1 km). In all three datasets, the cold bias was most pronounced in the winter (mean cold bias > 8 °C), and least pronounced in the spring and summer (mean cold bias < 2 °C). We also find this enhanced seasonal bias in MODIS brightness temperatures, before the incorporation of snow surface emissivity into the LST calculation. Finally, we find the MODIS cold bias to be consistent in magnitude and seasonal distribution with modeled temperature inversions, and to be most pronounced under conditions that facilitate near-surface inversions, namely low incoming solar radiation and wind speeds, at study sites Icefield Divide (60.68° N, 139.78° W, 2,603 m a.s.l) and Eclipse Icefield (60.84° N, 139.84° W, 3,017 m a.s.l.). These results demonstrate that efforts to improve the accuracy of MODIS LSTs should focus on understanding near-surface physical processes rather than refining the MODIS sensor or LST algorithm. In the absence of a physical correction for the cold bias, we apply a statistical correction, enabling the use of mean annual MODIS LSTs to qualitatively and quantitatively examine temperatures in the St. Elias Mountains and their relationship to melt and mass balance.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».