Journal Article The accuracy of satellite-derived albedo for northern alpine and glaciated land covers

10 ( 3 )  , pp.262 - 269 , 2016-09
ISSN:18739652
Description
Alpine and Arctic land cover can present a challenge for the validation of satellite-derived albedo measurements due, in part, to the complex terrain and logistical difficulty of accessing these regions. We compared measurements of albedo on transects from northern mountain land covers (snowfield, glacier ice, tundra, saline silt river delta) and over a large elevation range to the coincident 8-day MODIS (MCD43) albedo product. We also compared field measurements at snow covered sites to the coincident daily MODIS (MOD10A1) snow albedo product. For each transect, we measured a range of albedo values, with the least variability on the silt river delta (range = 0.084) and the largest over mid-elevation glacier ice (range = 0.307). The highest elevation snowfield (0.170) had nearly the same range of albedo values as tundra (0.164). The MODIS shortwave White Sky Albedo product (MCD43A3) was highly correlated with the field transect albedo (R2 = 0.96), with a Root Mean Square Error (RMSE) of 0.061. The MODIS shortwave Black Sky Albedo product was similarly correlated with field transects (R2 = 0.96; RMSE = 0.063). These results indicate that remote observation of albedo over snow covered and alpine terrain is well constrained and consistent with other studies. Albedo varied by ∼15% both spatially and temporally for the high elevation snowfields at the point in the season where albedo variation should be at its minimum. There were several instances where MCD43A3 albedo was not produced over snow and was instead classified as cloud covered, despite field observations of cloud free skies. There were also several instances where daily MOD10A1 albedo was produced during the coincident 8-day period at these locations. This suggests that the cloud mask in the MCD43 product is overly conservative over snow. Spatial variation in albedo within the MODIS grid cell (500 m), especially for snow and glacier ice, combined with the uncertainty associated with positional accuracy of MODIS, indicates that the accuracy of MODIS albedo will be dependent on both land cover type and the period of observation.
複雑な地形と接近の難しさから、山岳地域および北極域の土地被覆に関して、衛星によるアルベド観測の検証は大きな試みとして存在している。我々は、北方の山岳域の観測トランセクトから、土地被覆(雪原、氷河氷、ツンドラ、塩分を持つ河川デルタのシルト)、および同時期の広い高度帯における8日間のMODIS (MCD43) のアルベドデータの比較を行なった。さらに、我々は現地観測と同時期の、毎日のMODIS (MOD10A1) 積雪アルベドデータも比較した。各観測トランセクトについて、最も値の変動幅の小さな(変動幅=0.084)河川のデルタのシルト、最も変動幅の大きな(変動幅=0.307)中間的な標高にある氷河氷など、アルベドの変動幅が測定された。最も標高の高い雪原(0.170)は、ツンドラ(0.164)と同様の変動幅を示した。MODISのshortwave White Sky Albedo product (MCD43A3) は、現地観測と高い相関(R2=0.96)を示し、その平均二乗誤差(RMSE)では0.061であった。MODISのshortwave Black Sky Albedo productも、現地トランセクト観測と同様な相関を見せた(R2=0.96; RMSE=0.063)。これらの結果は、積雪域および山岳地域のアルベドの観測はよく調整され、他の研究と一致していることを示している。アルベドの季節変動が最も小さい、標高の高い雪原においては、アルベドは空間的にまた時間的に15%変動した。現地観測では雲のない場合でも、MCD43A3のアルベドデータが雪として作成されず、雲として分類された例がいくつかあった。これらの地域で、同じ8日間に毎日のMOD10A1アルベドデータが作成された例もあった。このことはMCD43データの雲マスクが、積雪観測を慎重にさせていることを意味する。MODISの観測位置精度の不確実性もあり、特に雪と氷河氷に対しては、MODISグリッド・セル(500 m)のアルベドの空間変化から、MODISアルベドの精度は土地被覆タイプと観測時期の両方に依存することがわかる。

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