衛星による温度測定

赤外線は、地表面の温度（大気が透明な「窓」波長を使用）と大気の温度（大気が透明でない波長を使用、または赤外線窓で雲頂温度を測定）の両方を測定するために使用できる。

一般的に、熱赤外線測定によって地表温度を取得するために使用される衛星は、雲のない条件を必要とします。カナダのSCISAT-1衛星に搭載されている機器には、 Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR)、Along Track Scanning Radiometers ( AASTR )、Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS)、 Atmospheric Infrared Sounder (AIRS)、ACE Fourier Transform Spectrometer (ACE-FTS)などがあります。^{[ 9 ]}

気象衛星は1967年から海面水温（SST）情報を推定するために利用可能であり、最初のグローバル合成は1970年に行われた。^{[ 10 ]} 1982年以降、^{[ 11 ]}衛星はSSTの測定にますます利用されるようになり、その空間的および時間的変動をより完全に把握できるようになった。たとえば、衛星を介して監視されたSSTの変化は、1970年代以降、エルニーニョ・南方振動の進行を記録するために使用されてきた。^{[ 12 ]}

陸上では、表面の不均一性のため、放射輝度から温度を推定することがより困難になります。^{[ 13 ]}衛星画像による都市ヒートアイランド効果に関する研究が行われています。^{[ 14 ]} Weng, Q.らは、フラクタル技術を使用して、都市ヒートアイランドの空間パターンを特徴付けました。^{[ 15 ]}雲がない場合、高度な超高解像度赤外線衛星画像を使用して、地表レベルの寒冷前線などの密度不連続（気象前線）を検出できます。^{[ 16 ]} Dvorak 技術を使用すると、赤外線衛星画像を使用して、成熟した熱帯低気圧の中心の密集した雲の目と雲頂の温度の差を決定し、最大持続風速と最小中心気圧を推定できます。^{[ 17 ]}

気象衛星に搭載された沿線走査放射計は、夜間に308 K（35 °C、95 °F）を超える温度のピクセルとして現れる山火事を検出することができます。^{[ 18 ]} Terra衛星に搭載された中分解能撮像分光放射計は、山火事、火山、工業地帯の熱源に関連する熱源を検出できます。^{[ 19 ]}   

2002年に打ち上げられたアクア衛星に搭載された大気赤外線サウンダーは、赤外線検出を用いて地表付近の温度を測定する。^{[ 20 ]}

成層圏の温度測定は、3チャンネル赤外線（IR）放射計である成層圏サウンディングユニット（SSU）機器によって行われます。^{[ 21 ]}これは二酸化炭素からの赤外線放射を測定するため、大気の不透明度が高く、したがってマイクロ波測定よりも高い高度（成層圏）で温度が測定されます。

1979年以来、NOAAの運用衛星に搭載された成層圏観測装置（SSU）は、下部成層圏より上のほぼ全球的な成層圏温度データを提供してきた。SSUは、圧力変調技術を用いて15μmの二酸化炭素吸収帯の3つのチャンネルで測定を行う遠赤外線 分光計である。3つのチャンネルは同じ周波数を使用するが、二酸化炭素セルの圧力が異なり、対応する重み付け関数は、チャンネル1では29km、 チャンネル2では37km、 チャンネル3では45kmでピークを迎える。 ^{[ 22 ]}

SSU の測定から傾向を導き出すプロセスは、衛星ドリフト、重複がほとんどない異なる衛星間の相互校正、および機器の二酸化炭素圧力セルからのガス漏れのために特に困難であることが判明しました。さらに、SSU で測定される放射輝度は二酸化炭素の放出によるものであるため、成層圏の二酸化炭素濃度が増加するにつれて重み付け関数はより高い高度に移動します。中層から上層の成層圏の温度は、エル チチョンとピナツボ山の爆発的な火山噴火後の一時的な火山温暖化によって中断される強い負の傾向を示し、1995 年以降はほとんど温度の傾向が観測されていません。最大の冷却は、温室効果ガス濃度の増加に伴う強化されたブリューワー・ドブソン循環と一致して、熱帯成層圏で発生しました。 ^{[ 23 ]}

下部成層圏の冷却は主にオゾン層破壊の影響によるものであり、成層圏の水蒸気増加や温室効果ガス増加も寄与している可能性がある。^{[ 24 ] [ 25 ]}成層圏の温度は低下しており、火山噴火に関連した温暖化が散見される。地球温暖化理論では、成層圏は冷却し、対流圏は温暖化するとされている。^{[ 26 ]}

下部成層圏の長期的な冷却は、エル・チチョン山とピナツボ山の爆発的な火山噴火に関連した一時的な温暖化の後、2段階の温度低下で発生し、この地球規模の成層圏温度の挙動は、火山噴火後の2年間の地球規模のオゾン濃度の変動に起因するとされている。^{[ 27 ]}

1996年以降、オゾン層の回復と、温室効果ガスの増加による影響予測と一致する10年あたり0.1Kの冷却傾向が並存しているため、傾向はわずかにプラスになっている^{[ 28 ]。[ 27 ]}

下の表は、3つの異なる帯域におけるSSU測定値に基づく成層圏温度の傾向を示しており、負の傾向は冷却を示している。

1979年から2005年まではマイクロ波サウンディングユニット（MSU）が、1998年以降はNOAA極軌道気象衛星に搭載された先進マイクロ波サウンディングユニットが、大気中の酸素からの上向きマイクロ波放射の強度を測定してきた。その強度は、大気の広範囲の垂直層の温度に比例する。上向き放射輝度は異なる周波数で測定され、これらの異なる周波数帯は、大気の異なる重み付け範囲をサンプリングする。^{[ 30 ]}

図3（右）は、衛星観測から得られた異なる波長再構成によってサンプリングされた大気レベルを示しており、TLS、TTS、およびTTTは3つの異なる波長を表しています。

オーラ宇宙船では、マイクロ波リムサウンダーという別の技術が用いられており、天底を狙うのではなく水平方向にマイクロ波放射を測定している。^{[ 9 ]}

温度測定はGPS電波掩蔽によっても行われる。^{[ 31 ]}この技術は、GPS衛星から送信された電波が地球の大気中を伝搬する際の屈折を測定することで、垂直方向の温度と湿度プロファイルを測定することを可能にする。