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

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

Космические данные о теплопереносе между поверхностью Земли и атмосферой в моделировании рассеяния индустриального загрязнения воздуха

Балтер Б.М. (1), Балтер Д.Б. (1), Егоров В.В. (1), Стальная М.В. (1), Фаминская М.В. (2)
(1) ИКИ РАН, Москва, Россия
(2) РГСУ, Москва, Россия
Данная работа продолжает исследования возможностей свободно доступных космических наблюдений Земли в задаче моделирования рассеяния индустриальных выбросов в атмосфере и связанного с ними риска для здоровья населения (доложены на конференции в 2015 и 2016 г.). В предыдущих работах рассматривалось использование космических данных (в первую очередь, Landsat и MODIS) для определения параметров поверхности (альбедо, параметр Боуэна), влияющих на рассеяние выбросов через воздействие на тепловой баланс атмосферы: восходящий явный теплопоток. Моделирование собственно теплового баланса в этих работах не рассматривалось. В данной работе мы переходим к этому следующему шагу. Стимул – активное развитие в мире работ по определению теплового баланса Земли с помощью космических данных для климатических исследований, в частности, в задаче прогноза глобального потепления. За последние годы разработаны тонкие методы определения параметров теплового баланса по космическим наблюдениям (SEBS, SEBAL, METRIC и др.), созданы базы данных и сервисы, предоставляющие результаты первичной обработки глобальных космических данных под эти задачи, например, по температуре и излучательной способности поверхности, доле поглощаемого растительностью излучения, скрытому теплопотоку и др. Однако задача восстановления теплового баланса для расчета рассеяния выбросов предъявляет другие требования к информации, в первую очередь, почасовое моделирование с достаточным пространственным разрешением (не хуже километра), но не обязательно для конкретной метеорологической ситуации, а для типичной метеорологии местности, подверженной выбросам. В наиболее распространенной модели рассеяния AERMOD, с которой мы работаем, уже встроена модель теплового баланса (модуль AERMET), опирающаяся на почасовые данные метеостанций по температуре воздуха, включая вертикальный профиль с зондов, облачности, скорости и направлению ветра и параметры поверхности (неровность, альбедо, параметр Боуэна). Точность такого подхода ограничена отсутствием прямых пространственно распределенных наблюдений теплопотоков и часто – удаленностью метеостанции от обсчитываемой территории. Подход данной работы – сохранение алгоритма AERMET, но введение в него вместо величин, рассчитываемых по упрощенной модели, таких, как чистая радиация, их аналогов, извлеченных из имеющихся баз данных предварительно обработанных космических наблюдений. Рассматривается комплект данных MODIS (MOD15, MOD16, MOD44B и др.) с пространственным разрешением порядка километра и временным разрешением от 1 до 8 суток, основанный на нем массив данных GLASS, глобальный массив данных о компонентах радиационного баланса NCEP (пространственное разрешение 2.5о, временное – 6 часов), аналогичный массив WFDEI (1о и 3 часа) и др. Все эти данные имеют худшее временное разрешение, чем «одноточечные» данные AERMET, в частности, пригодных моментов съемки Landsat обычно не более 5-6 в год. Мы рассматриваем методы выборочной коррекции данных AERMET по космическим наблюдениям, т.е. интерполяции этих наблюдений по времени, согласно наземным метеоданным. Приводится эффект такой коррекции для расчетного загрязнения воздуха и риска. Работа поддержана МОН (задание 1.9328.2017).

Ключевые слова: AERMOD, Landsat, MODIS, GLASS, NCEP, WFDEI, рассеяние выбросов, скрытый и явный теплопоток, суточно-сезонная экстраполяция наблюдений.

Презентация доклада

Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов

154