El documento describe los métodos para estimar la temperatura superficial terrestre (LST) a partir de datos de satélites como Landsat y MODIS. Explica cómo se calcula la emisividad superficial considerando factores como la cobertura vegetal, y cómo se usa esta información junto con las temperaturas de brillo máximo para aplicar métodos como el MSW y así estimar la LST. También cubre la corrección atmosférica requerida y validación con estaciones meteorológicas.

1. ESTIMACIÓN DE
TEMPERATURA SUPERFICIAL
TERRESTRE
Land SurfaceTemperature - LST
Noviembre 2020

5. Land-SurfaceTemperatura - LST
■ Temperatura radiante de la superficie de la tierra, es medida en
dirección del sensor remoto – satélite.
■ Componente importante en el balance energético de la tierra,
relacionada al flujo de calor.
■ Satélites Landsat tienen el potencial de estimar la LST
■ Temperaturas de brillo máximo de la atmosfera (TOA) para canales
infrarrojos térmicos (TIR) son proporcionados por USGS y disponibles
para Landsat 4-8

6. Emisividad superficial
■ El algoritmo para obtener el LST requiere de valores
prescritos de emisividad superficial. Se obtiene la emisividad
superficial para LST a partir del conjunto de datos ASTER
GEDv3.
■ Los datos ASTER contienen datos de cinco bandas en la
regiónTIR, obtenidos a partir algoritmo de separación de
temperatura-emisividad (TES) de imágenes desde 2000 a
2008

7. Factor de cobertura de vegetación - FVC
■ Se realiza ajuste de vegetación utilizando NDVI de Landsat y NDVI de ASTER GEDv3.
■ Se obtiene FVC
■ 𝐹𝑉𝐶 =
𝑁𝐷𝑉𝐼−𝑁𝐷𝑉𝐼𝑏𝑎𝑟𝑒
𝑁𝐷𝑉𝐼𝑣𝑒𝑔−𝑁𝐷𝑉𝐼𝑏𝑎𝑟𝑒
2
■ Donde:
– 𝑁𝐷𝑉𝐼𝑏𝑎𝑟𝑒: NDVI de pixeles sin vegetación (descubiertos)
– 𝑁𝐷𝑉𝐼𝑣𝑒𝑔: NDVI de pixeles con completa vegetación

8. Emisividad sobre áreas con vegetación
■ Emisividad sobre áreas con vegetación se obtiene usando el método de
cubierta vegetal
■ 𝜀𝑏 = 𝐹𝑉𝐶 𝜀𝑏,𝑣𝑒𝑔 + 1 − 𝐹𝑉𝐶 𝜀𝑏,𝑏𝑎𝑟𝑒(1)
■ Donde 𝜀𝑏,𝑣𝑒𝑔 y 𝜀𝑏,𝑏𝑎𝑟𝑒 son la emisividad con vegetación y descubiertas
para una banda espectral b, respectivamente.

10. La emisividad de las superficies con vegetación muestra típicamente variaciones
relativamente pequeñas en la región TIR y, por lo tanto, este valor se prescribe a
"veg = 0,99
La emisividad efectiva (" b) para cada banda Landsat se deriva de la siguiente
manera:
(1) ASTER FVC se deriva de NDVI usando la Ecuación (1);
(2) La emisividad del suelo desnudo ("b, bare) para cada banda
ASTER se deriva del ASTER original emisividad ("b) y el ASTER
FVC correspondiente, utilizando la Ecuación (2) con el valor
prescrito de "b, veg = 0,99;

11. (3) La emisividad del suelo desnudo para cada
banda Landsat TIR ("b, bare) se deriva del
ASTER para emisividad terrestre utilizando los
ajustes espectrales proporcionados en una
tabla.
(4) Los valores de FVC para la imagen Landsat
se calculan a partir de los valores NDVI
respectivos utilizando Ecuación (1);
(5) El método de cobertura vegetal (2) se utiliza
para obtener la emisividad superficial real para
cada Landsat. BandaTIR.

12. Método MSW
■ El LST se calcula mediante el método MSW, basada en la relación empírica entre las
temperaturas de brillo máximaTOA en un solo canalTIR y LST. Utiliza una regresión
lineal.
■ 𝐿𝑆𝑇 = 𝐴𝑖
𝑇𝑏
𝜀
+ 𝐵𝑖
1
𝜀
+ 𝐶𝑖
■ 𝑇𝑏 es la temperatura de brilloTOA en laTIR
■ 𝜀 es la emisividad para el mismo canal
■ 𝐴𝑖, 𝐵𝑖, 𝐶𝑖 son constantes calculadas por regresión lineal de la función de transferencia

16. LST
■ Para estaciones SURFRAD y BSRN se tiene radiaciones de banda ancha
en el rango de longitud de onda infrarroja de 4 a 50 um. Para
aproximaciones de banda ancha se pue aproximar mediante la Ley de
Stefan-Boltzmann.
■ 𝐿𝑆𝑇 =
4 𝐿𝑢− 1−𝜀𝐵𝐵 𝐿𝑑
𝜀𝐵𝐵𝜎𝑆𝐵
■ 𝐿𝑢 𝑦 𝐿𝑑 son la radiación de onda larga superior e inferior.
■ 𝜀𝐵𝐵 emisividad de banda ancha de la superficie
■ 𝜎𝑆𝐵 constante de Stefan-Boltzmann

17. ■ La emisividad de banda ancha se obtiene a partir del ASTER GEDv3
■ 𝜀𝐵𝐵 = 0.128 + 0.014𝜀𝐴10 + 0.145𝜀𝐴11 + 0.241𝜀𝐴12 + 0.467𝜀𝐴13 + 0.004𝜀𝐴14
■ 𝜀𝐴𝑖, 𝑖 = 10 − 14 es la emisividad de anda estrecha para las bandas 10 a
14

18. MODIS: LST
Los datos diarios de la temperatura de la superficie terrestre
(LST) y la emisividad se recuperan en píxeles de 1 km mediante
el algoritmo de ventana dividida generalizada y en cuadrículas
de 6 km mediante el algoritmo día / noche.
En el algoritmo de ventana dividida, las emisividades en las
bandas 31 y 32 se estiman a partir de los tipos de cobertura
terrestre:
• El vapor de agua de la columna atmosférica y
• La temperatura de la superficie del aire en el límite inferior
se separan en subrangos controlables para una
recuperación óptima.

19. Radiative Heat Flux.
Atmospheric Correction.
La transmisividad de la atmosfera, y la radiancia ascendente y
descendente no son parámetros presentes en los metadatos
de una imagen satelital. Para su obtención se puede recurrir a
una herramienta operativa en línea de corrección atmosférica
que permite calcular la temperatura superficial con un sesgo
inferior a 0.5 ± 0.8 °K (Barsi y otros, 2005). La herramienta se
denomina Atmospheric correction Parameter Calculator.

21. RESULTADOS DE LA DISCUSION

31. área de interés RHF w/m2 área m2
watts
totales
altura
msnm tipo de suelo
Lago de Alegría 50 149007 7.4M 1354
Latosole arcilloso
acido
Fumarolas
Chinameca 30.9 22081.38 0.68M 600 andisoles
La Geo 36.6 38349.98 1.38M 600 andisoles
volcán de san
miguel 44.67 572333 25.56M 2129
litosoles arcillosos
acido
Area 5 30 187316.39 5.6M 600 latosol arcilloso rojizo
Area 6 30 425219.38 12.75M 600 latosol arcilloso rojizo