Информация о влагозапасе атмосферы (WVC от англ. Water Vapor Column) ‎представляет исключительную важность для решения различных ‎метеорологических и климатических задач. Изучение его пространственно-‎временной изменчивости возможно лишь при помощи данных спутникового ‎дистанционного зондирования. При отсутствии облаков восстановление ‎полей WVC в Арктике проводится с использованием данных измерений ‎радиометров как в оптическом и инфракрасном, так и в микроволновом ‎диапазонах спектра. В условиях облачности WVC оценивается только на ‎основании данных микроволновых радиометров (Schröder et al., 2018).‎
Традиционно измерения сканирующих радиометров на частотах, не ‎превышающих 90 ГГц, используются только для оценки WVC над морскими ‎поверхностями, свободными ото льда. Это обусловлено высокими и ‎изменчивыми значениями излучательной способности морского льда, ‎затрудняющими восстановление параметров атмосферы. Однако ‎многоканальность измерений излучения системы морской лед – океан – ‎атмосфера позволяет выделить вклад атмосферы и оценить ее влагозапас ‎‎(Scarlat et al., 2018).‎
В работе представлен новый алгоритм восстановления влагозапаса ‎атмосферы над подстилающей поверхностью, состоящей из морского льда и ‎морской воды. Алгоритм основан на результатах численного эксперимента ‎по моделированию микроволнового излучения системы морской лед – океан ‎‎– атмосфера для характеристик каналов измерений спутникового ‎микроволнового радиометра Advanced Microwave Scanning Radiometer 2 ‎‎(AMSR2). При моделировании использовались уточненные модели ‎поглощения микроволнового излучения в кислороде, водяном паре и облаках ‎‎(Turner et al., 2009), модели коэффициентов излучения морской поверхности ‎‎(Zabolotskikh, Chapron, 2018) и численные значения коэффициентов ‎излучения морского льда, варьируемые в диапазоне опубликованных ‎экспериментальных данных (Mathew et al., 2009). При расчетах ‎использовались параметры океана, морского льда и профили атмосферных ‎параметров реанализа Era-Interim для региона Арктики (выше 65°С.Ш.) за ‎один год. После получения массивов радиояркостных температур (Тя) ‎микроволнового излучения на частотах AMSR2 6,9, 10,65, 18,7, 23,8, 36,5 и ‎‎89 ГГц на вертикальной и горизонтальной поляризации был настроен ‎нейронно-сетевой алгоритм для восстановления WVC. Алгоритм был ‎верифицирован путем применения к данным спутниковых измерений ‎AMSR2 над арктическими российскими прибрежными станциями ‎радиозондирования, измеряющими WVC. Верификация проводилась для ‎измерений за 3 года для разных ледовых условий – от открытой воды до ‎сплошного ледяного покрова со сплоченностью 10 баллов.‎
Результаты верификации и сравнения с альтернативными ‎спутниковыми продуктами по WVC в Арктике позволяют сделать вывод о ‎высокой точности алгоритма и возможности его дальнейшего использования ‎как при изучении пространственно-временной изменчивости полей водяного ‎пара, так и для повышения точности моделей прогноза погоды.‎

Работа выполнена при поддержке РНФ № 17-77-30019‎