Pasivní infračervená radiometrie

Jak ze záření zjistíme teplotu

Pasivní infračervená radiometrie je měření přirozeného infračerveného záření, ze kterého odvozujeme teplotu povrchu, oblaků nebo atmosféry. Přístroj přijímá záření přicházející ze sledovaného místa. Označení pasivní znamená, že k němu nevysílá vlastní měřicí paprsek. Postup si vysvětlíme na přístroji TIRS, tepelném infračerveném senzoru družice Landsat 8, a na určení teploty zemského povrchu. (NASA: Thermal Infrared Sensor)

Co spojuje teplotu se zářením

Půda, voda i listy rostlin vydávají tepelné záření. Při teplotách běžných na zemském povrchu připadá velká část tohoto záření na infračervené vlnové délky, které lidské oko nevidí. Vlnová délka je vzdálenost mezi sousedními vrcholy elektromagnetické vlny. Povrch tak vyzařuje ve dne i v noci. Tepelný snímek využívá právě toto vlastní vyzařování. V článku o optickém a multispektrálním snímkování jsme naproti tomu sledovali sluneční světlo odražené od povrchu. (NASA: princip tepelného snímkování)

Pro převod záření na teplotu potřebujeme známý vztah. Poskytuje jej Planckův zákon pro černé těleso. Tak nazýváme ideální těleso, které pohltí veškeré dopadající záření a jehož vlastní vyzařování je určeno teplotou. Planckův zákon říká, kolik záření při dané teplotě připadá na jednotlivé vlnové délky. Při oteplení přibývá záření i v pásmu, které sleduje náš přístroj. Když tento vztah obrátíme, můžeme z naměřeného záření určit odpovídající teplotu. (Planck 1901)

Skutečný povrch porovnáváme s černým tělesem pomocí emisivity. Emisivita vyjadřuje, jaký podíl jeho vyzařování povrch při stejné teplotě vydává v daném pásmu a směru. Její hodnota leží mezi nulou a jedničkou. Když emisivitu známe, můžeme oddělit vliv teploty od vlivu materiálu. Proto družicové zpracování potřebuje vedle samotného měření záření také informaci o vyzařovacích vlastnostech sledovaného povrchu. (USGS: emisivita v produktu povrchové teploty)

Jak přístroj zachytí infračervené záření

Landsat 8 pořizuje tepelné snímky po řádcích. Dalekohled soustřeďuje záření na soustavu drobných detektorů, z nichž každý sleduje malou část povrchu. Pohyb družice přivádí do zorného pole další místa, takže postupně vzniká dvourozměrný obraz. Detektory TIRS snímají ze směru přímo pod družicí povrch s prostorovým rozlišením přibližně 100 metrů. (USGS: příručka Landsatu 8, oddíl 2.3)

Před detektory jsou filtry, které propustí pouze vybrané vlnové délky. Pro zde vysvětlovaný produkt používá americká geologická služba USGS pásmo 10, přibližně od 10,6 do 11,2 mikrometru. Mikrometr je miliontina metru. Toto pásmo leží v části infračerveného spektra, kterou za bezoblačné oblohy prochází podstatná část záření povrchu až k družici. (Montanaro a kol. 2014, oddíly 1.1 a 1.2) a (USGS: volba pásma pro povrchovou teplotu)

Detektor převádí dopadající záření na elektrický signál. V TIRS tuto práci vykonávají polovodičové vrstvy, ve kterých jsou elektrony vázány v určitých energetických stavech. Pohlcení infračerveného záření může elektronu dodat energii potřebnou k přechodu do stavu, ve kterém přispěje k elektrickému proudu. Více zachyceného záření tak vytváří větší signál. Elektronika jej změří a uloží jako číselný údaj pro příslušné místo v obrazu. (Montanaro a kol. 2014, oddíl 1.2)

Technik v ochranném oděvu u přístroje TIRS a kalibračního vybavení po zkoušce v tepelné vakuové komoře NASA Goddard. — Přístroj TIRS pro budoucí Landsat 8 při pozemních zkouškách v NASA Goddard, 4. října 2011. Snímek zachycuje přístroj spolu s testovacím a kalibračním vybavením. Drobné detektory jsou uvnitř optické sestavy. Foto: NASA/Goddard/Bill Hrybyk. Původ a popis fotografie, podmínky vzdělávacího použití NASA.

Jak signál dostane fyzikální význam

Vztah mezi číselným údajem detektoru a dopadajícím zářením se stanovuje kalibrací. Před vypuštěním se TIRS díval na kalibrační zdroj o známé teplotě a známé emisivitě. Z těchto dvou vlastností lze spočítat jeho vyzařování. Změnou teploty zdroje získali technici různé známé úrovně záření a k nim odpovídající odezvu každého detektoru. Tím vznikl převodní vztah pro následné měření Země. Použitý zdroj byl navázán na referenci amerického Národního institutu pro standardy a technologie. (Montanaro a kol. 2014, oddíl 3)

Za letu přístroj střídá pohled na Zemi s pohledem na vlastní kalibrační zdroj a do volného kosmu. Pohled do kosmu pomáhá určit signál, který vzniká v samotném přístroji. Zdroj o sledované teplotě umožňuje kontrolovat jeho odezvu na známé záření. Pozemní zpracování tyto údaje využívá při převodu obrazu na fyzikální veličinu zvanou zář. (Montanaro a kol. 2014, oddíl 4)

Zář vyjadřuje, jak silné záření přichází z určitého směru. Aby údaje nezávisely na velikosti dalekohledu a šířce jeho záběru, vztahujeme je k jednotce plochy a jednotce prostorového úhlu. Prostorový úhel popisuje velikost sledovaného kužele směrů a měří se ve steradiánech. TIRS navíc vybírá jen určité pásmo vlnových délek, takže používáme spektrální zář průměrovanou podle citlivosti tohoto pásma. (USGS: radiometrické veličiny, oddíl 5.3)

Výsledná jednotka je W/(m²·sr·µm). Watt znamená energii přenesenou za sekundu, metr čtvereční vztažnou plochu kolmou k paprsku, steradián prostorový úhel a mikrometr vlnový interval. Údaj tak můžeme porovnat s vyzařováním vypočteným ze stejného směru a pro stejné pásmo. Pro určení celkového přenosu energie přes plochu bychom ještě museli sečíst příspěvky z příslušných směrů a vlnových délek. Tím se zabývá měření radiačních toků. (USGS: jednotky záře)

Jak oddělíme povrch od atmosféry

K družici doputuje směs několika příspěvků. Povrch vydává vlastní záření a současně odráží část tepelného záření, které na něj dopadá z atmosféry. Cestou vzhůru atmosféra oba příspěvky zeslabí pohlcováním. Zároveň sama vyzařuje směrem k družici. Pro určení teploty povrchu potřebujeme tyto příspěvky rozlišit. (Cook a kol. 2014, rovnice 7)

Vlastní vyzařování povrchu a odražené záření atmosféry procházejí zeslabující atmosférou. Ta k měření přidává vlastní záření směrem k družici. — Oranžová šipka sleduje vlastní vyzařování povrchu. Zelená ukazuje záření atmosféry odražené od povrchu a modrá přímý příspěvek atmosféry směrem k družici. Přerušované úseky připomínají zeslabení při průchodu vzduchem. Vlastní zjednodušené schéma pro bezoblačnou scénu podle Cooka a kol. (2014).

Atmosférické příspěvky počítá model přenosu záření. Dostane informaci, jak se nad sledovaným místem mění s výškou teplota vzduchu, jeho tlak a obsah vodní páry. Z vlastností plynů potom spočítá, jakou část záření atmosféra propustí a kolik sama vyzáří. Potřebný stav atmosféry poskytují meteorologické systémy NASA, které spojují pozorování s výpočtem vývoje atmosféry. Jde tedy o pomocný vstup do zpracování družicového obrazu. (USGS: atmosférické podklady pro jednotlivá období)

Vyzařovací vlastnosti povrchu dodává databáze emisivity odvozená z přístroje ASTER. Je to pokročilý družicový radiometr pro měření tepelného vyzařování a odrazu, který pracuje na družici Terra. Zpracování ji přizpůsobuje aktuálnímu vegetačnímu pokryvu podle optických pásem Landsatu. Tepelná a optická část měření tak mají odlišné úlohy: tepelná pásma zachytí záření potřebné k určení teploty, optická pomohou popsat povrch, který je vydává. (USGS: vstupy a úprava emisivity ASTER GED)

Máme nyní vše potřebné k oddělení příspěvků. Použijeme model neprůsvitného povrchu, který odražené záření rozptyluje do všech směrů. Pro bezoblačnou scénu a pásmo, ve kterém zanedbáme sluneční příspěvek, pak bilanci zapíšeme takto:

L = \tau\,[\varepsilon B(T) + (1-\varepsilon)D] + U

$L$ je zář naměřená u družice a $U$ příspěvek atmosféry přímo směrem k ní. $D$ označuje účinnou zář atmosféry dopadající na povrch, ze které model počítá odražený příspěvek. $B(T)$ je zář černého tělesa při hledané teplotě $T$ . Všechny tyto záře patří ke stejnému pásmu a mají jednotku W/(m²·sr·µm). Teplotu $T$ vyjadřujeme v kelvinech, na stupnici začínající absolutní nulou. $\tau$ je propustnost atmosféry a $\varepsilon$ emisivita, obě bez jednotky. Pro uvedený model je odražený podíl roven $1-\varepsilon$ . (Cook a kol. 2014, oddíly 2.2 a 4.1)

Výpočet postupuje zpátky po cestě záření. Nejprve odečteme příspěvek atmosféry směrem k družici. Vydělením propustností obnovíme zář před průchodem atmosférou. Potom odečteme odražené záření oblohy. Zbývá vlastní vyzařování povrchu, které vydělením emisivitou převedeme na zář stejně teplého černého tělesa:

B(T)=\frac{(L-U)/\tau-(1-\varepsilon)D}{\varepsilon}

Od opravené záře k teplotní mapě

Teď už hledáme teplotu černého tělesa, které by vydávalo vypočtenou zář. Přesný převod zohledňuje citlivost přístroje uvnitř celého pásma. Pro názorný výpočet použijeme běžnou pásmovou aproximaci Planckova zákona s dvěma konstantami uvedenými v metadatech Landsatu:

T \approx \frac{K_2}{\ln(1+K_1/B)}

$B$ je právě získaná zář stejně teplého černého tělesa, $T$ teplota v kelvinech a $\ln$ přirozený logaritmus. $K_1$ má stejnou jednotku jako zář a $K_2$ jednotku kelvin. Jejich hodnoty patří konkrétnímu přístroji a pásmu. Stupně Celsia získáme odečtením 273,15 od teploty v kelvinech. (USGS: teplotní převod, oddíl 5.3.3)

Teplotním údajem můžeme vyjádřit i původní zář zachycenou u družice. Stejný převod aplikovaný přímo na tuto zář poskytuje takzvanou jasovou teplotu: teplotu černého tělesa, které by vytvořilo tento dosud neopravený signál. (USGS, převod záře na jasovou teplotu v oddílu 5.3)

Provedením celého postupu na jednotlivých místech vznikne mapa teploty povrchu v okamžiku přeletu. Nad vegetací se týká viditelných částí porostu, nad holou půdou jejího povrchu a nad vodou tenké povrchové vrstvy, ze které infračervené záření uniká. Teplota vzduchu několik metrů nad zemí je jiná veličina a získává se jiným měřením. Pro rozlišení těchto údajů je užitečný článek o globální teplotě u povrchu. (USGS: význam produktu) a (Merchant a kol. 2019: teplota povrchové vrstvy oceánu)

Opakované teplotní mapy ukazují prostorové rozdíly v ohřívání krajiny a poskytují vstup do výpočtů její energetické a vodní bilance. Landsat se používá například ke sledování výparu a spotřeby vody v zemědělské krajině. Teplotní snímek do takového výpočtu přináší stav povrchu, další meteorologické údaje popisují podmínky výměny energie s okolím. (NASA: účel a použití tepelného snímkování)

Historie a další použití principu

Planck v roce 1901 publikoval vztah mezi teplotou a rozdělením záření mezi vlnové délky, který tvoří fyzikální základ tohoto převodu. Mezi raná použitelná družicová provedení patřil radiometr TIROS II, který od roku 1960 měřil mimo jiné záření v pásmu 8–12 mikrometrů. TIRS na Landsatu 8, vypuštěném v roce 2013, navázal na starší tepelné přístroje Landsatu a pořizuje obrazy ve dvou infračervených pásmech. Ve zde popsaném produktu USGS se pro povrchovou teplotu používá jedno z nich, pásmo 10. (Planck 1901), (Hanel a Stroud 1961), (Montanaro a kol. 2014) a (USGS: Collection 2)

Teplota povrchu oceánu

Nad oceánem dovoluje porovnání více tepelných pásem lépe rozlišit vyzařování hladiny od vlivu atmosféry. Merchant a kolegové tak z měření radiometrů na amerických a evropských družicích sestavili globální záznam teploty hladiny za roky 1981–2016. Využili přitom opakované snímky oceánu z několika postupně provozovaných přístrojů. Spojení jejich měření vyžadovalo sjednocení kalibrace, výběr bezoblačných pozorování a ošetření rozdílné denní doby přeletů. Výsledný záznam umožňuje zkoumat dlouhodobé změny i mořské vlny veder. (Merchant a kol. 2019)

Teplota vrstev atmosféry

Pro měření atmosféry se naopak vybírají také pásma, ve kterých plyny záření výrazně pohlcují a vydávají. Různá pásma mají odlišnou citlivost k různým výškovým vrstvám. Z jejich společného vyhodnocení lze odvodit průběh teploty s výškou. Systém CLIMCAPS, určený ke společnému vyhodnocování infračervených a mikrovlnných měření pro klimatické účely, takto vytváří teplotní profily. Neprůhledná oblaka zase poskytují záření ze své horní části. Výběrem pásma a způsobu zpracování tedy určujeme, kterou část systému povrch–atmosféra chceme poznat. (NASA/JPL: teplotní sondování)

Historický přístroj SSU (Stratospheric Sounding Unit, jednotka pro sondování stratosféry) využíval záření oxidu uhličitého v pásmu kolem 15 mikrometrů. Jeho tři kanály přijímaly různou směs záření z jednotlivých výšek, a sledovaly tak teplotu tří širokých vrstev stratosféry. Při navázání novějšími mikrovlnnými přístroji bylo potřeba sjednotit také jejich citlivost k výšce, aby pokračoval záznam téže vrstvy. Tuto návaznost a výsledné záznamy představuje pozorování teploty stratosféry. (Zou a Qian 2016, oddíly 1 a 3)

Teplota oblaků při odhadu srážek

Infračervená měření slouží také jako jeden ze vstupů odhadu srážek. Zachycují záření z horní části neprůhledného oblaku. Pro spojení s deštěm u země je potřeba další vztah, který popíše, jaké srážky takovému signálu obvykle odpovídají. Při tvorbě společných srážkových map se tento převod nastavuje podle mikrovlnných odhadů. Časté infračervené snímky potom pomáhají doplnit čas mezi přelety mikrovlnných radiometrů. Hotové mapy a jejich spojení se srážkoměry popisuje pozorování srážek a přívalových srážek. (IMERG V07, oddíly 3.6–3.8)

Nejistoty a ověření

Výsledek ovlivňuje kalibrace přístroje, znalost emisivity a atmosféry, přítomnost oblaků i směs různě teplých povrchů uvnitř měřeného místa. Cook a kolegové při raném ověření postupu na 32 bezoblačných snímcích Landsatu 8 zjistili u pásma 10 shodu s bójovými teplotami do 1,5 °C v 28 případech. Takové porovnání ukazuje dosaženou přesnost konkrétního provedení a podmínek. Číslo z této studie z roku 2014 není univerzální nejistotou dnešních teplotních map. (Cook a kol. 2014, oddíl 5)

Podrobnosti o přesnosti a nezávislé kontrole

Kalibraci TIRS kontrolují vnitřní reference i pozemní měření nad vodními plochami. Pohled na vnitřní zdroj je zvlášť vhodný ke sledování stability. Pozemní porovnání zahrnuje také skutečnou cestu záření atmosférou. Právě taková kontrola pomohla odhalit záření, které do Landsatu 8 vstupovalo mimo zamýšlené zorné pole. Oprava tohoto rozptýleného záření vstoupila do zpracování v roce 2017, následovaly další kalibrační úpravy. Výsledky různých verzí zpracování proto rozlišujeme. (USGS: přehled změn kalibrace)

U citovaného testu z roku 2014 byl průměrný rozdíl teploty z pásma 10 vůči bójím −0,56 K a směrodatná odchylka rozdílů 0,76 K. Rozdíl jednoho kelvinu je stejně velký jako rozdíl jednoho stupně Celsia. Bójové čidlo měřilo jiným fyzikálním postupem, jeho údaj však autoři upravovali z hloubky na povrchovou vrstvu vody. Pozemní reference tak měla vlastní nejistotu. Vývoj a ověření postupu navíc využívaly příbuzné atmosférické modely a bójové podklady. Studie neprokazuje nezávislost všech kroků ani přesnost nad každým typem pevninského povrchu. (Cook a kol. 2014, oddíly 2, 4 a 5, tabulka 3)

Pro pevninu záleží zejména na emisivitě. Databáze ASTER představuje starší průměrné podmínky a její úprava podle vegetace může při změnách pokryvu selhávat. Kde emisivita chybí, chybí i výsledek. Oblaka povrch zakrývají a také blízkost oblaků může zhoršit atmosférickou korekci. Kontrolní vrstvy proto doprovázejí vlastní teplotu. Vrstva ST_QA udává odhad nejistoty pro jednotlivá místa. Jemný krok uložených čísel sám o sobě takovou přesnost nezaručuje. (USGS: známá omezení) a (USGS: kontrolní vrstvy)

Tepelná data Landsatu 8 jsou převzorkována ze zhruba stometrového rozlišení do mřížky po 30 metrech. Sousední buňky této mřížky tedy nepředstavují samostatná třicetimetrová tepelná měření. Při sledování klimatu je navíc nutné pracovat s dobou přeletu a s tím, že bezoblačná pozorování nepokrývají všechny povětrnostní situace. (USGS: rozlišení a zpracování) a (Merchant a kol. 2019: časový výběr)

Družicový záznam oceánské teploty má vůči bójím různou míru nezávislosti v různých obdobích. Merchant a kolegové pro roky 1981–1995 použili měření ve vodě jako kalibrační referenci ve velkém prostorovém měřítku. V pozdější části záznamu se opírali především o evropské radiometry sledující stejné místo ze dvou směrů, a nezávislost vůči bójím je proto větší. (Merchant a kol. 2019)

Příklad: teplota jednoho místa u Aletschského ledovce

Použijeme snímek Landsatu 8 z 20. srpna 2023, pořízený v 10:16:52 UTC nad švýcarskými Alpami. Vybereme stejné místo C s vegetačním pokryvem jako v článku o optickém snímkování. Nyní k jeho odraženému světlu přidáme tepelné měření. Pracujeme s veřejnými daty USGS Collection 2 Level 2, která už obsahují kalibrovanou zář a vypočtené atmosférické i povrchové vstupy. Z nich zopakujeme závěrečné oddělení příspěvků a přibližný převod na teplotu. Na kartě dat je ke stažení použitý tepelný výřez. (Datová sada USGS)

Stejný výřez Aletschského ledovce a okolí v odraženém světle a v teplotě povrchu. Bod C leží v jižní vegetované části výřezu. — Vlevo obraz odraženého světla, vpravo hotová povrchová teplota USGS v okamžiku přeletu. Barvy vpravo vyjadřují stupně Celsia podle stupnice, šedě jsou vyřazená nebo chybějící teplotní data. Vyřazujeme označené oblaky, jejich okolní masku, cirry, stíny a příznaky saturace nebo zakrytí terénem. C označuje místo výpočtu. Vlastní zobrazení optického a tepelného výřezu z dat USGS. Výřez měří přibližně 10,2 × 17,9 km.

Pro bod C přečteme z doprovodných vrstev následující hodnoty. Zář u družice pochází z měření přístroje, atmosférické členy z modelu a emisivita z popisu povrchu. Čísla v tabulce už jsou převedena ze způsobu uložení na fyzikální hodnoty. (USGS: jednotky a měřítka vrstev)

Veličina	Vrstva	Hodnota
Zář u družice L	ST_TRAD	9,724 W/(m²·sr·µm)
Příspěvek atmosféry vzhůru U	ST_URAD	1,907 W/(m²·sr·µm)
Zář atmosféry k povrchu D	ST_DRAD	0,938 W/(m²·sr·µm)
Propustnost atmosféry τ	ST_ATRAN	0,7333
Emisivita ε	ST_EMIS	0,9850

Nejprve odečteme atmosférický příspěvek od záře u družice a výsledek vydělíme propustností. Potom odečteme odražené záření atmosféry a vydělíme emisivitou. První krok dává zář před průchodem atmosférou, se kterou pokračujeme dál:

\frac{L-U}{\tau}=\frac{9{,}724-1{,}907}{0{,}7333}\approx10{,}6599

B=\frac{10{,}6599-0{,}0150\cdot0{,}938}{0{,}9850}

B\approx10{,}8081\,\mathrm{W/(m^2\,sr\,\mu m)}

Z metadat produktu Level 1 pro pásmo 10 převezmeme konstanty $K_1$ = 774,8853 W/(m²·sr·µm) a $K_2$ = 1321,0789 K. Přibližný převod záře na teplotu potom dává:

T\approx\frac{1321{,}0789}{\ln(1+774{,}8853/10{,}8081)}\,\mathrm{K}

T\approx308{,}21\,\mathrm{K}=35{,}06\,{}^\circ\mathrm{C}

Dostáváme teplotu povrchu přibližně 35 °C. Hotový produkt USGS pro stejné místo uvádí 34,95 °C. Pokud bychom převod použili rovnou na zář u družice bez oddělení atmosféry a emisivity, vyšla by jasová teplota 27,74 °C. Rozdíl ukazuje, co nám přineslo zpracování: od teplotního vyjádření přijatého signálu jsme došli k odhadu teploty sledovaného povrchu. Jde o místní okamžitou hodnotu při jednom přeletu.

Data, přesný výběr a zopakování výpočtu

Produkt má identifikátor LC08_L2SP_195028_20230820_20230826_02_T1. Data jsme získali 27. října 2026 z distribuce Microsoft Planetary Computer. Metadata uvádějí zpracování LPGS 16.3.0 a teplotní algoritmus st_1.5.0. Atmosférický stav pro tento snímek poskytl systém NASA GEOS FP-IT. Bod C leží na 46,38256209° severní šířky a 8,05288608° východní délky. V původním rastru jde o řádek 2717 a sloupec 5609, počítané od nuly. Výběr navazuje na interpretaci optického snímku a nepředstavuje reprezentativní vzorek oblasti. Metadata celé scény (STAC).

Uložené celé hodnoty jsou 9724, 1907 a 938 pro tři záře, 7333 pro propustnost a 9850 pro emisivitu. Záře násobíme 0,001, propustnost a emisivitu 0,0001. Vrstva ST_B10 obsahuje 46546, takže oficiální teplota je 46546 × 0,00341802 + 149 = 308,09515892 K. Kontrolní údaj QA_PIXEL je 21824, příznaky chybějících dat, oblaků, cirrů a stínu jsou nulové. QA_RADSAT je také nula. Nejbližší označený oblak je podle ST_CDIST vzdálen 2,42 km. Vrstva ST_QA obsahuje hodnotu 252, tedy odhad nejistoty 2,52 K. (USGS: formát a příznaky)

Náš ruční výpočet používá zaokrouhlené mezivýsledky z veřejných vrstev a pásmovou aproximaci s konstantami z metadat. Produkční převod zohledňuje spektrální odezvu pásma pomocí převodní tabulky. Rozdíl přibližně 0,12 K vůči hotovému produktu zde slouží ke kontrole výpočtu, nikoli jako nezávislé ověření teploty. Sdílíme s produktem vstupy a neopakujeme předchozí kalibraci ani atmosférické modelování. (Cook a kol. 2014: pásmové veličiny a převodní tabulka)

Ke stažení jsou číselné vstupy bodu C, výřez deseti tepelných a kontrolních vrstev, původ, nastavení a kontrolní otisky souborů a původní metadata snímku. Výpočet zopakuje skript reproduce.py ve standardním Pythonu, uložený vedle dat a metadat. Pro opětovné stažení stejných výřezů slouží download.py. Skript grafu využívá také dříve zveřejněná optická pásma.

Porovnání infračerveného a mikrovlnného záření umožňuje testovat změny vodní páry v horní troposféře. Konkrétní naměřené trendy uvádí pozorování vlhkosti. Navazující mechanismus vysvětluje, jak se z těchto měření posuzuje její vliv na oteplování.

Shrnutí

Teplota povrchu ovlivňuje jeho tepelné vyzařování. Infračervený radiometr toto záření změří a propojí je s popisem povrchu a atmosféry. Z jednotlivých měření tak vzniká teplotní mapa, kterou lze porovnávat mezi místy i obdobími.

Infračervená radiometrie umožňuje mapovat teplotu pevniny, oceánské hladiny a oblaků. Vhodná pásma zpřístupňují také teplotní profily atmosféry. Družicový přístroj TIRS na Landsatu 8 rozlišuje na povrchu podrobnosti o velikosti přibližně 100 m, což umožňuje sledovat rozdíly mezi částmi krajiny i města. (NASA: TIRS)