Сборник тезисов докладов шестнадцатой Всероссийской открытой конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса", Москва, ИКИ РАН, 2018 год
Первый в мире эксперимент по микроволновому зондированию Земли из космоса на спутнике "Космос-243"
Кутуза Б.Г. (1), Митник Л.М. (2), Аквилонова А.Б. (3)
(1) Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Москва, РФ
(2) Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, Владивосток, Россия
(3) Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Фрязинский филиал (ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН), Фрязино, Московская обл., Россия
23 сентября 2018 г. исполнилось 50 лет с момента запуска на орбиту Земли спутника "Космос-243", на борту которого были установлены четыре направленных в надир радиотелескопа. Начался первый в мире эксперимент по микроволновому зондированию Земли из космоса. Бортовые СВЧ радиометры измеряли тепловое излучение атмосферы и поверхности Земли на длинах волн: 0,8, 1,35, 3,4 и 8,5 см. Эксперимент на спутнике "Космос-243" более чем на четыре года опередил аналогичные исследования, выполненные на американском спутнике «Нимбус-5».
В докладе приводится история исследований в различных научных коллективах СССР, направленных на разработку радиофизических методов дистанционного зондирования природной среды и создание передовой по тому времени СВЧ радиометрической аппаратуры. Эти исследования имели большое значение при постановке эксперимента на спутнике "Космос-243". Дается подробное описание СВЧ радиометрической аппаратуры, установленной на спутнике, ее калибровки в полете и обсуждаются основные результаты эксперимента. На основе спутниковых измерений впервые была продемонстрирована возможность одновременного восстановления над океанами интегрального содержания капельной воды в облаках W и интегрального содержания водяного пара в атмосфере Q, определены приращения радиояркости при пересечении атмосферных фронтов, внутритропической зоны конвергенции и зон осадков, построены поля водяного пара над океанами. Путем обобщения данных измерений на всех восходящих и нисходящих орбитах были построены зависимости W и Q от широты для отдельных океанов и для всего Мирового океана, получены оценки массы водяного пара в атмосфере Земли и воды в облаках. При обработке экспериментальных данных с использованием расчетных значений коэффициентов поглощения в атмосфере и коэффициентов излучения морской воды была восстановлена температура поверхности Мирового океана, выявлены области штормовых ветров, определено положение кромки и оценена сплоченность морских льдов вокруг Антарктиды, объяснены особенности микроволнового излучения материковых льдов. Для земных покровов было продемонстрировано влияние рельефа, влажности и структуры верхнего слоя поверхности на яркостные контрасты, регистрируемые со спутника. Отмечается, что новое направление в дистанционном зондировании Земли из космоса, начавшееся экспериментом на спутнике "Космос-243", интенсивно развивается в настоящее время.
1. Аквилонова А.Б., Крылова М.С., Кутуза Б.Г., Митник Л.М. СВЧ-радиометрические измерения фронтальной облачности со спутника “Космос-243” // Труды ЦАО. Спутниковая метеорология. 1972. Вып. 103, с.73-80.
2. Башаринов А.Е., Гурвич А.С., Егоров С.Т. Определение геофизических параметров по данным теплового радиоизлучения, полученного со спутника Космос 243 // Доклады АН СССР, 1969. Т. 188, с. 1273-1276.
3. Башаринов А.Е., Гурвич А.С., Егоров С.Т. Радиоизлучение Земли как планеты. М., Наука. 1974. 188 с.
4. Башаринов А.Е., Егоров С.Т., Гурвич А.С., Обухов А.М., Результаты микроволнового зондирования атмосферы и океана со спутника "Космос 243" // Космические исследования. 1971. Т. 11, с. 593-600.
5. Башаринов А.Е., Егоров С.Т., Колосов М.А., Кутуза Б.Г. Особенности метода сверхвысокочастотного радиометрического зондирования атмосферы с летательных аппаратов // Труды ГГО им. А.И. Воейкова. 1968. Перенос микроволнового излучения в атмосфере. Вып. 222, с. 153-158.
6. Башаринов A.Е., Кутуза Б.Г. Исследование радиоизлучения и поглощения облачной атмосферы в миллиметровом и сантиметровом диапазонах волн// Труды ГГО им. А.И. Воейкова. 1968. Перенос микроволнового излучения в атмосфере. Вып. 222, с. 100-110.
7. Башаринов А.Е., Митник Л.М. Особенности поля влажности над океаном по данным радиометрических сверхвысокочастотных измерений с ИСЗ "Космос-243" // Метеорология и гидрология, 1970. № 10, с. 13-18.
8. Горелик А.Г., Калашников В.В., Фролов Ю.А. Определение общего влагосодержания атмосферы по ее собственному радиоизлучению // Труды ЦАО. Спутниковая метеорология. 1972. Вып. 103, с. 3-20.
9. Гурвич А.С., Демин В.В. Определение полной массы водяного пара в атмосфере по измерениям спутника "Космос-243" // Изв. АН СССР. ФАО. 1970. Т. 6, с. 453-457.
10. Гурвич А.С., Кутуза Б.Г. "Космос-243" – первый в мире эксперимент по исследованию Земли из космоса радиофизическими методами // Исследование Земли из космоса. 2010. № 2. С. 14-25.
11. Кутуза Б.Г. Экспериментальные исследования ослабления и радиоизлучения дождя в СВЧ диапазоне // Труды ГГО им.А.И. Воейкова, 1968. Перенос микроволнового излучения в атмосфере. Вып. 222, с. 111-120.
12. Кутуза Б.Г., Данилычев М.И., Яковлев О.И. Спутниковый мониторинг Земли. Микроволновая радиометрия атмосферы и поверхности. М.: ЛЕНАНД, 2016, 336 с.
13. Кутуза Б.Г., Митник Л.М., Аквилонова А.Б. Широтное распределение интегральной водности облаков над земным шаром по данным измерений с ИСЗ "Космос-243" // Изв. АН СССР. ФАО 1971. Т. 7. № 2, с. 139-144.
14. Митник Л.М. Методика определения влагосодержания атмосферы по радиометрическим измерениям сверхвысокочастотного излучения с ИСЗ // Труды Гидрометцентра СССР. 1969. Вып. 50, с. 94-102.
15. Митник Л.М. Вариации вертикального профиля влажности в атмосфере по измерениям радиотеплового излучения со спутника "Космос-243" // Метеорология и гидрология. 1971. № 8, c. 22-29.
16. Митник Л.М. Измерения полной массы водяного пара в атмосфере над океаном с помощью микроволновых радиометров спутника "Космос-243" // Труды ЦАО. Спутниковая метеорология. 1972. Вып. 103, c. 64-72.
17. Обухов А.М., Башаринов А.Е., Васильев А.С., Гурвич А.С., Демин В.В., Кутуза Б.Г., Митник Л.М. Исследование атмосферы по собственному радиотепловому излучению на ИСЗ “Космос-243” // Космические исследования. 1971. Т. 9. № 1, с. 66-73.
18. Тучков Л.Т., Башаринов А.Е., Колосов М.А., Курская А.А.. Тепловое радиоизлучение ледяного покрова в СВЧ - диапазоне // Труды ГГО им. А.И. Воейкова. 1968. Перенос микроволнового излучения в атмосфере. Вып. 222, с. 159-161.
19. Шифрин К.С., Рабинович Ю.И., Щукин Г.Г. Исследование поля микроволнового излучения в атмосфере // Труды ГГО им. Воейкова. 1968. Выпуск 222. 160 с.
20. Шутко A.M., 1986. СВЧ-радиометрия водной поверхности и почвогрунтов. М.: Наука, 1986. 190 с.
21. Kostianoy A.G., Ginzburg A.I., Kopelevich O.V., Kudryavtsev V.N., Lavrova O.Yu., Lebedev S.A., Mitnik L.M., Mityagina M.I., Smirnov V.G., Stanichny S.V., Troitskaya Yu.I. (2018) Ocean Remote Sensing in Russia. In S. Liang (Ed.), Comprehensive Remote Sensing, vol. 8, pp. 284–325. Oxford: Elsevier.
22. Staelin D.H. Measurements and interpretation of the microwave spectrum of the terrestriel atmosphere near 1-centimeter wavelength // J. Geophys. Res. 1996. V. 71. N 12, p.2875-2881.
23. Wilson W.S., Fellous J.-L., Kawamura H., Mitnik L. (2008) A History of Oceanography from Space. P. 1-31. In Remote Sensing of the Environment: Vol. 6 of the Manual of Remote Sensing. American Society for Photogrammetry and Remote Sensing. 338 pp.
Ключевые слова: Микроволновое зондирование Земли, спутник "Космос-243", восстановление геофизических параметровЛитература:
- Аквилонова А.Б., Крылова М.С., Кутуза Б.Г., Митник Л.М. СВЧ-радиометрические измерения фронтальной облачности со спутника “Космос-243” // Труды ЦАО. Спутниковая метеорология. 1972. Вып. 103, с.73-80.
- Башаринов А.Е., Гурвич А.С., Егоров С.Т. Радиоизлучение Земли как планеты. М., Наука. 1974. 188 с.
- Башаринов А.Е., Гурвич А.С., Егоров С.Т. Определение геофизических параметров по данным теплового радиоизлучения, полученного со спутника Космос 243 // Доклады АН СССР, 1969. Т. 188, с. 1273-1276.
- Башаринов А.Е., Егоров С.Т., Гурвич А.С., Обухов А.М., Результаты микроволнового зондирования атмосферы и океана со спутника "Космос 243" // Космические исследования. 1971. Т. 11, с. 593-600.
- Башаринов А.Е., Митник Л.М. Особенности поля влажности над океаном по данным радиометрических сверхвысокочастотных измерений с ИСЗ "Космос-243" // Метеорология и гидрология, 1970. № 10, с. 13-18.
- Горелик А.Г., Калашников В.В., Фролов Ю.А. Определение общего влагосодержания атмосферы по ее собственному радиоизлучению // Труды ЦАО. Спутниковая метеорология. 1972. Вып. 103, с. 3-20.
- Гурвич А.С., Демин В.В. Определение полной массы водяного пара в атмосфере по измерениям спутника "Космос-243" // Изв. АН СССР. ФАО. 1970. Т. 6, с. 453-457.
- Гурвич А.С., Кутуза Б.Г. "Космос-243" – первый в мире эксперимент по исследованию Земли из космоса радиофизическими методами // Исследование Земли из космоса. 2010. № 2. С. 14-25.
- Кутуза Б.Г., Митник Л.М., Аквилонова А.Б. Широтное распределение интегральной водности облаков над земным шаром по данным измерений с ИСЗ "Космос-243" // Изв. АН СССР. ФАО 1971. Т. 7. № 2, с. 139-144.
- Кутуза Б.Г. Экспериментальные исследования ослабления и радиоизлучения дождя в СВЧ диапазоне // Труды ГГО, 1968. Вып. 222, с. 111-120.
- Митник Л.М. Методика определения влагосодержания атмосферы по радиометрическим измерениям сверхвысокочастотного излучения с ИСЗ // Труды Гидрометцентра СССР. 1969. Вып. 50, с. 94-102.
- Митник Л.М. Вариации вертикального профиля влажности в атмосфере по измерениям радиотеплового излучения со спутника "Космос-243" // Метеорология и гидрология. 1971. № 8, c. 22-29.
- Митник Л.М. Измерения полной массы водяного пара в атмосфере над океаном с помощью микроволновых радиометров спутника "Космос-243" // Труды ЦАО. Спутниковая метеорология. 1972. Вып. 103, c. 64-72.
- Обухов А.М., Башаринов А.Е., Васильев А.С., Гурвич А.С., Демин В.В., Кутуза Б.Г., Митник Л.М. Исследование атмосферы по собственному радиотепловому излучению на ИСЗ “Космос-243” // Космические исследования. 1971. Т. 9. № 1, с. 66-73.
- Шифрин К.С. (ред.) Перенос микроволнового излучения в атмосфере // Труды ГГО им. Воейкова. 1968. Выпуск 222. 160 с..
- Шутко A.M., 1986. СВЧ-радиометрия водной поверхности и почвогрунтов. М.: Наука, 1986. 190 с.
Презентация доклада