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

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

Метод определения вертикального профиля отношения HDO/H2O в атмосфере из диапазонов теплового и ближнего ИК

Задворных И.В. (1), Грибанов К.Г. (1), Денисова Н.Ю. (1), Захаров В.И. (1), Имасу R. (2)
(1) Уральский федеральный университет, Екатеринбург, Россия
(2) Университет Токио, Токио, Япония
В настоящее время актуальной задачей является спутниковый мониторинг изотопического состава водяного пара в атмосфере Земли. Сравнительно новой областью является определение изотопного соотношения HDO/H2O (обычно выражаемое в дельта величинах δD). Процессы конденсации тяжелого изотополога воды HDO происходят быстрее, а процессы испарения медленнее, в отличие от основного изотополога H216O, и каждый цикл испарения и конденсации приводит к уменьшению относительного содержания HDO в атмосферном водяном паре. Таким образом, величина изотопного соотношения содержит информацию о происхождении и циркуляции воздушных масс в атмосфере, то есть является трассером гидрологического цикла [Brenninkmeijer C.A.M. et al., 2003].
В работе [Задворных И.В. и др., 2018] на примере метана было продемонстрировано преимущество метода обращения спутниковых спектров, измеренных одновременно в тепловом и ближнем ИК диапазонах, по сравнению с обращением спектров каждого диапазона по отдельности. В настоящей работе продемонстрирована возможность применения данного метода для восстановления вертикального профиля δD из спектральных диапазонов спектрорадиометров TANSO-FTS, установленных на японских спутниках GOSAT и GOSAT-2, которые являются единственными инструментами, способными выполнять одновременные радиационные измерения в обоих спектральных диапазонах.
Решение обратной задачи по восстановлению профиля δD выполнено методом оптимального оценивания. В качестве априорного статистического ансамбля использовались выходные данные изотопической версии модели общей циркуляции атмосферы ECHAM5-iso [Werner M. et al, 2011]. Проведена оценка ошибки восстановления, вычислены ядра усреднения, апостериорные ковариационные матрицы и степени свободы. Алгоритм восстановления реализован с помощью оригинального программного обеспечения FIRE-ARMS [Gribanov K.G. et al., 2001] с включением в него модели радиационного переноса VLIDORT [Spurr R., 2006].
Работа выполнена в рамках исследований, поддержанных грантом РНФ №18-11-00024.

Ключевые слова: дистанционное зондирование, обратная задача, изотопологи водяного пара, GOSAT.
Литература:
  1. Brenninkmeijer C.A.M., Janssen C., Kaiser J., Rockman T., Rhee T.S., Assonov S.S. Isotope effects in the chemistry of atmospheric trace compounds // Chem. Rew. 2003. Vol. 103. No 12. P. 5125-5162.
  2. Задворных И.В., Грибанов К.Г., Захаров В.И., Имасу Р. Метод для определения вертикального профиля метана из спектров атмосферы, измеренных одновременно в тепловом и ближнем ИК диапазонах // Оптика атмосферы и океана. 2018. Т. 31. № 12. С. 962–967.
  3. Werner, M. , Langebroek, P. , Carlsen, T. , Herold, M. and Lohmann, G. Stable water isotopes in the ECHAM5 general circulation model: Towards high-resolution isotope modeling on a global scale // Journal of Geophysical Research — Atmospheres. 2011. Vol. 116. P. D15109.
  4. Gribanov, K.G., Zakharov, V.I., Tashkun, S.A., Tyuterev, Vl.G. A new software tool for radiative transfer calculations and its application to IMG/ADEOS data // J.Q.S.R.T. 2001. Vol. 68. No 4. P. 435-451.
  5. Spurr, R.J.D. VLIDORT: A linearized pseudo-spherical vector discrete ordinate radiative transfer code for forward model and retrieval studies in multilayer multiple scattering media // J.Q.S.R.T. 2006. Vol. 102. No 2. P. 316-342.

Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов

175