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Dec 22, 2015 - Programming language: Python and ArcScript. Plot: matplotlib ... Search for people, jobs, companies, and more. ... App Store? qz.com..
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Real­time simulation of the iterative calculation of the satellite based surface energy fluxes | Ramesh Dhungel | LinkedIn

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Ramesh Dhungel

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Water Resources, Remote Sensing and Land Surface Modeler (LSM) (Ph.D. Civil Engineering)

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Real­time simulation of the iterative calculation of the satellite based surface energy fluxes Dec 21, 2015

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This will be a continuing post which will be updated until most of the real time simulations are shown. White paper  An iterative procedure is still used to converge fluxes in evapotranspiration (ET) calculation in many ET models like METRIC, SEBAL and SEBS. In this post, a real­time simulation is shown to expedite the satellite based surface energy balance fluxes in low wind speed condition. In the surface energy balance, stability correction of aerodynamic resistance is necessary as it affects the computation of sensible heat flux. The Monin­Obukhov stability length (L) can be calculated either from an iterative process using wind profiles, temperature and humidity or through more complicated measurements of wind speed, sensible heat flux, and latent heat flux. The Monin­Obukhov similarity functions are used https://www.linkedin.com/pulse/real­time­simulation­iterative­calculation­satellite­based­dhungel?trk=prof­post

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to define momentum (ψm) and heat (ψh) stability correction. While computing Monin­Obukhov similarity functions, a set of the equations must be solved iteratively as friction velocity (u*) and Monin­Obukhov length (L) are interdependent. These variables should be revised until the parameters of the surface energy balance converge within prescribed limits between successive iterations.  Some technical details:

Figure 1: Improved Methodology ( Dhungel et al., 2014) Programming language: Python and ArcScript Plot: matplotlib Date of the satellite overpass: 05/17/2008 (Landsat 5) Weather data­ NARR (32 km resolution)

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Area: Southern Idaho near Raft River Number of pixels: 1455408 Area: 1300 km2 Convergence criteria: Convergence of aerodynamic resistance within + 1 second / meter Computer System (Hardware for simulation) System properties: Intel ® Core (TM) i7­4790 CPU @ 3.6 GHz Installed memory (RAM): 32 GB System type: 64­bit Operating System Software for simulation recording eLecta Live Screen Recorder Real­time simulation (% convergence of aerodynamic resistance with number of iteration) T_cells= Total cells C_cells= Converged cells N_cells= Non­converged cells T_cells = C_cells + N_cells P_Convg = float(C_cells)/T_cells * 100.0000 N = 50 y= P_Convg colors = np.random.rand(N) s = 8 * iteration ** 1.2 plt.scatter(iteration, y,s,c=colors,alpha=0.5,marker=(5, 3),zorder=2)

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plt.hold(True) stop=time.time() test=(stop ­ start) / 60 test1=("%.2f" % test) plt.title('Improved Methodology ­ Minutes=%s' % test1, fontsize=18) Increased dots means increased % of convergence: Wind speed at set 0.8 m/s (minimal value) to understand the extreme behavior. Traditional Methodology (97.5 % convergence of pixels (0.8 m/s wind speed at 30 m), process manually stopped at about 70 minutes)

 Figure 2:  Real­time simulation graph

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Real­time simulation (video­Only instantaneous time of convergence is recorded to reduce the recording time) Improved Methodology (99.5 % convergence of pixels (0.8 m/s wind speed at 30 m), process automatically stopped at about 13 minutes)

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 Real­time simulation (video­Only instantaneous time of convergence is recorded to reduce the recording time) For the further reading, references and to cite the work, please refer the following literature.

The Top 6 Good­News Stories of 2015

Dhungel, Ramesh, Richard G. Allen, Ricardo Trezza, and Clarence W. Robison.

Bill Gates

"Comparison of Latent Heat Flux Using Aerodynamic Methods and Using the Penman–Monteith Method with Satellite­Based Surface Energy

Can Phil Schiller fix the Apple App Store?

Balance." Remote Sensing 6, no. 9 (2014): 8844­8877. 

qz.com

Dhungel, R.; Allen, R. Time Integration of Evapotranspiration Using a Two Source Surface Energy Balance Model Using NARR Reanalysis Weather and Satellite Based METRIC Data. Ph.D. Thesis, University of Idaho, Kimberly, ID, USA, 2014 http://digital.lib.uidaho.edu/cdm/ref/collection/etd/id/829 Dhungel et al., 2015. Improving iterative surface energy balance convergence for satellite­based flux calculation, 15804L. Journal of Applied Remote Sensing (Under­review).

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Ramesh Dhungel

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