Материалы 17-й Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», Москва, ИКИ РАН, 2019 год

(http://conf.rse.geosmis.ru)

Спутниковый мониторинг облаков вулканического пепла

Филей А.А. (1), Рублев А.Н. (2)
(1) Дальневосточный центр ФГБУ "НИЦ "Планета", Хабаровск, Россия
(2) Научно-исследовательский центр космической гидрометеорологии «Планета», Москва, Россия
Анализ самых значимых извержений вулканов показывает, что вулканическая активность является одной из причин нарушения движение воздушных судов по авиалиниям, а также значительных краткосрочных изменений климата. Вулканический пепел состоит из частиц горных пород, минералов и вулканического стекла. Облако вулканического пепла может содержать газообразные растворы двуокиси серы, хлор и другие химические элементы, которые могут оказывать коррозийное воздействие на воздушное судно [Kueppers and et.al, 2014]. Вулканический пепел, смешиваясь с облачностью, способен изменять её радиационные свойства путем воздействия на концентрацию и размеры облачных капель. Данные дистанционного зондирования Земли из космоса позволяют не только визуализировать пепловый шлейф, но и спрогнозировать его распространение в атмосфере, а также определить основные параметры. Прогноз переноса в атмосфере вулканического пепла производится с использованием современной модели FlexPart. В качестве входных параметров для моделирования главным образом служат данные о времени извержения, координатах источников выбросов, физических свойствах переносимого вещества, а также учитывается предполагаемая высота выброса и прогноз параметров ветра на различных высотах. Для восстановления параметров вулканического пепла в НИЦ «Планета» разработан оригинальный алгоритм на основе спутниковых данных, получаемых от сканеров типа AVHRR или МСУ-МР, установленных на полярно-орбитальных метеоспутниках. В качестве входных параметров, помимо традиционно используемых интерпретаций алгоритма Wen and Rose [Wen and et.al, 1994], алгоритм дополнительно использует коэффициенты отражения, измеряемые в коротковолновых каналах спутниковых приборов. Вычисление массовых характеристик пепла происходит по его оптической толщине и эффективному радиусу частиц. Модельные зависимости, связывающие эти параметры с коэффициентами отражения и яркостными температурами, измеренными в каналах сканеров, получены для широкого набора условий, учитывающих разнообразие геометрии наблюдений и изменчивость оптического режима атмосферы. В настоящее время в «НИЦ «Планета» ведется работа по валидации алгоритма на основе сопоставления его результатов с оценками параметров пепла, полученными различными зарубежными исследовательскими группами по исландским вулканам Эйяфьятлайокудль (2010 г.) и Гримсвотн (2011 г.). Также осуществляется апробация данного алгоритма для определения параметров пепла при извержении вулканов Камчатки и Курил.

Ключевые слова: дистанционное зондирование Земли, вулкан, пепел, яркостная температура, коэффициент отражения, МСУ-МР, AVHRR
Литература:
  1. Kueppers U., Cimarelli C. The thermal stability of Eyjafjallajokull ash versus turbine ingestion test sands, Journal of Applied Volcanology, 2014, 3:4, 11 p.
  2. Wen S., Rose W.I. Retrieval of sizes and total mass of particles in volcanic clouds using AVHRR bands 4 and 5 , Journal of Geophysical research, 1994,Vol. 99, pp. 5421–5431.

Технологии и методы использования спутниковых данных в системах мониторинга

127