Сборник тезисов докладов шестнадцатой Всероссийской открытой конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса", Москва, ИКИ РАН, 2018 год

(http://smiswww.iki.rssi.ru/d33_conf)

Разработка кроссплатформенного программного обеспечения для продолжения долгосрочных наблюдений озона и ультрафиолетовой радиации на спектрофотометре Брюэра

Савиных В.В. (1)
(1) Институт физики атмосферы имени А. М. Обухова РАН, Москва, Россия
Наблюдаемое с 1998 года восстановление озонового слоя, вероятно вызванное запрещением некоторых озоноразрушающих веществ в рамках Монреальского протокола, по-прежнему может быть неустойчивым. В этой связи остается задача обеспечить однородность наблюдений за озоном по сравнению с измерениями предыдущих десятилетий. Одной из старейших глобальных систем, предоставляющих данные озона, является сеть полностью автоматизированных спектрофотометров Брюэра, которые работают с начала 1980-х годов. Существующее программное обеспечение для управления спектрофотометром Брюэра было создано более 35 лет назад для компьютеров с операционной системой MS-DOS и нуждается в реконструкции для поддержания долгосрочных наблюдений в условиях меняющихся компьютерных платформ. Новое кроссплатформенное управляющее программное обеспечение (ПО) для Брюэра разрабатывается группой исследователей из ИФА им. А.М. Обухова РАН. Данное программное обеспечение способно работать на компьютерах с современными многозадачными операционными системами (Windows, Linux, macOS) и одновременно имеет единую кодовую базу. В новом управляющем ПО для Брюэра реализуется архитектура Модель/Представление, позволяющая отделить код данных измерений (модели) от кода предоставления этих данных пользователю или спектрофотометру (представления). Модель отвечает за управление данными и предоставляет интерфейс для чтения и записи этих данных, а представление извлекает необходимые данные из модели, реагирует на ее изменения и отправляет данные пользователю (или спектрофотометру), располагая их должным образом в графическом интерфейсе приложения или в интерфейсе последовательного порта, к которому подключен спектрофотометр. Модели разрабатываются на языке программирования C++ с использованием кроссплатформенного фреймворка Qt и реляционной СУБД SQLite в качестве постоянного хранилища. Разрабатываемая база данных нового программного обеспечения для хранения данных измерений и инструментальных констант состоит из более чем 30-ти таблиц и хранит около 800-т единиц информации. Отладка и тестирование нового ПО выполняется с помощью Брюэра MkII №043 на Кисловодской высокогорной научной станции ИФА им. А.М. Обухова РАН (КВНС), расположенной на Северном Кавказе. Получаемые при тестировании ПО данные озона сопоставляются с спутниковыми данными Aura OMI, которые AVDC (Aura Validation Data Center) предоставляет для КВНС как соучастника валидации спутника Aura. Данное ПО позволяет улучшить качество и однородность измерений общего содержания озона и ультрафиолетовой радиации на спектрофотометрах Брюэра мировой озонометрической сети.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант №16-17-10275).

Ключевые слова: долгосрочные наблюдения на спектрофотометре Брюера, мониторинг восстановления озонового слоя, спектральное ультрафиолетовое излучение, кроссплатформенное программное обеспечение, автоматизация наблюдений, фреймворк Qt, СУБД SQLite
Литература:
  1. Ball W.T., Alsing J., Mortlock D.J., Staehelin J., Haigh J.D., Peter T., Tummon F., Stübi R., Stenke A., Anderson J., Bourassa A., Davis S.M., Degenstein D., Frith S., Froidevaux L., Roth C., Sofieva V., Wang R., Wild J., Yu P., Ziemke J.R., Rozanov E.V. Evidence for a continuous decline in lower stratospheric ozone offsetting ozone layer recovery // Atmos. Chem. Phys. 2018. Vol. 18, P. 1379-1394, doi: 10.5194/acp-18-1379-2018.
  2. Dorokhov V., Yushkov V., Makshtas A., Ivlev G., Tereb N., Savinykh V., Shepelev D., Nakajima H., McElroy C.T., Tarasick D., Goutail F., Pommereau J.-P., Pazmino A. Brewer, SAOZ and ozonesonde observations in Siberia // Atmosphere-Ocean 2015. Vol. 53, P. 14-18, doi: 10.1080/07055900.2013.830078.
  3. Kipp & Zonen Inc. Brewer MkIII Spectrophotometer operator’s manual, Rev F. Delft: Kipp & Zonen B.V., 2015. 136 p.
  4. Kreibich J. Using SQLite. O’Reilly, 2010. 525 p.
  5. Lazar G., Penea R. Mastering Qt 5. Packt Publishing, 2016. 526 p.
  6. Oram D.E., Ashfold M.J., Laube J.C., Gooch L.J., Humphrey S., Sturges W.T., Leedham-Elvidge E., Forster G.L., Harris N.R.P., Mead M.I., Samah A.A., Phang S.M., Ou-Yang C.-F., Lin N.-H., Wang J.-L., Baker A.K., Brenninkmeijer, C.A.M., Sherry D. A growing threat to the ozone layer from short-lived anthropogenic chlorocarbons // Atmos. Chem. Phys. 2017. Vol. 17, P. 11929-11941, doi: 10.5194/acp-17-11929-2017.
  7. Savinykh V.V., Skornyakov V.Yu. New cross-platform control software for Brewer Spectrophotometer // Proc. SPIE 10035 2016. 100355P, doi: 10.1117/12.2248536.
  8. Strahan S.E., Douglass A.R. Decline in Antarctic Ozone Depletion and Lower Stratospheric Chlorine Determined From Aura Microwave Limb Sounder Observations // Geoph. Res. Lett. 2018. Vol. 45, P. 382–390, doi: 10.1002/2017GL074830.
  9. Stroustrup B. The C++ programming language, Fourth edition. Upper Saddle River, NJ: Addison-Wesley Professional, 2013. 1368 p.
  10. Zerefos C.S., Eleftheratos K., Kapsomenakis J., Solomos S., Inness A., Balis D., Redondas A., Eskes H., Allaart M., Amiridis V., Dahlback A., De Bock V., Diémoz H., Engelmann R., Eriksen P., Fioletov V., Gröbner J., Heikkilä A., Petropavlovskikh I., Jarosławski J., Josefsson W., Karppinen T., Köhler U., Meleti C., Repapis C., Rimmer J., Savinykh V., Shirotov V., Siani A.M., Smedley A.R.D., Stanek M., Stübi R. Detecting volcanic sulfur dioxide plumes in the Northern Hemisphere using the Brewer spectrophotometers, other networks, and satellite observations // Atmos. Chem. Phys. 2017. Vol. 17, P. 551-574, doi: 10.5194/acp-17-551-2017.

Презентация доклада

Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов

210