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

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

Применение углового сканирования и метода нулевой воздушной массы в задачах определения температуры поверхности и оптической толщи атмосферы в ИК- диапазоне спектра

Городецкий А.К. (1)
(1) Институт космических исследований РАН, Москва, РФ
Мониторинг температуры земной и морской поверхности (ТМП) а также содержания атмосферных компонент и оптической толщи атмосферы включается в программу оперативных ИСЗ. Для обеспечения полосы захвата более тысячи километров используется сканирование в диапазоне углов до 45 градусов в плоскости, нормальной к вектору скорости. Задачи зондирования решаются на основе линейного приближения модельных функций пропускания атмосферы. Рассматриваются многоканальные методы MCSST,.улучшенный многоканальный метод (cross-product CPSST), метод учета содержания водяного пара в атмосфере. WVSST, квадратичный метод QDSST, метод региональных констант. Однако перечисленные методы приводят к росту дисперсии ошибок в условиях увеличения вариаций атмосферных параметров, подобных распространению дымов от пожаров на больших площадях, переносу значительных масс песка и земли воздушными потоками при большой скорости ветра и других возмущений. Изменчивость реального состояния и замутненности атмосферы, в том числе и влияние слоистой структуры аэрозольных слоев адекватно учитывают угловые и спектрально-угловые методы определения ТМП (Городецкий, 1989), в которых реализуется возможность измерения углового распределения интенсивности излучения, генерируемого поверхностью и атмосферы в выделенных границах. Применительно к задаче определения температуры поверхности разработан метод нулевой воздушной массы, реализованный для измерений излучения под тремя зенитными углами (Городецкий, 1985 и Малкевич, Горолецкий, 1985). Измерения под двумя зенитными углами создали практическую возможность учета вариаций оптической толщи. Измерения осуществлены с радиометрами ATSR-1,2 и AATSR на спутниках ERS-1,2 и ENVISAT. Сканирование проводится с зенитными углами от 0 до 21,6 градуса для надирного положения и от 52,4 до 55 градуса для направления вперед по полету. Наклон оси конуса сканирования по отношению к надиру обеспечивает полосу захвата 500 км.
Измерения этих радиометров использовались для коррекции чувствительности и методик радиометров на других спутниках.

Ключевые слова: радиационная температура поверхности, оптическая толща атмосферы, обратные задачи зондирования атмосферы, инфракрасное излучение
Литература:
  1. Городецкий А.К. О выборе направлений визирования при определении температуры водной поверхности по угловому распределению интенсивности излучения // Исследование земли из космоса. 1985. № 5. С. 83-90.
  2. Городецкий А.К. Спектрально-угловой метод определения температуры земной поверхности // Исследование земли из космоса. 1989. № 2. С. 54-64.
  3. Городецкий А.К., Мамедов Н.Г. Учет селективного поглощения в задаче определения температуры земной поверхности угловым методом // Исследование земли из космоса. 1988. № 4. С. 66-76.
  4. Малкевич М.С., Городецкий А.К. Методы и результаты определения температуры поверхности океана по измерениям углового распределения ИК-излучения со спутника “Космос-1151” // Исследование земли из космоса. 1989. № 5. С. 30-43.
  5. Deschamps P.Y., Phulpin T. Atmospheric correction of infrared measuremenots of sea surface temperature using channels at 3.7, 11 and 12 μcm // Boundary Layer Meteorol. 1980. Vol. 18. P. 131-143.
  6. Embury O., Merchant C.J., Corlett G.K. A reprocessing for climate of sea surface emperature from the along-track scanning radiometers: Initial validation, accounting for skin and diurnal variability effects // Remote Sensing of Environment. 2012. Vol. 116. P. 62–78.
  7. Emery W.J., Yu Y., Wick G.A., Schluessel P., Reynolds R.W. Correcting infrared satellite estimates of sea surface temperature for atmospheric water vapor attenuation // J. Geophys.Res. 1994. Vol. 99. No C3. P. 5219-5236.
  8. Hosodai K., Murakami H., Sakaida F., Kawamura H. Algorithm and Validation of Sea Surface Temperature Observation Using MODIS Sensors aboard Terra and Aqua in the Western North Pacific // J. of Oceanography. 2007. Vol. 63. P. 267- 280.
  9. Le Borgne P., Marsouin A., Orain F., Roquet H. Operational sea surface temperature bias adjustment using AATSR data // Remote Sensing of Environment. 2012. Vol. 116. P. 93–106.
  10. Llewellyn-Jones D., Remedios J. The Advanced Along Track Scanning Radiometer (AATSR) and its predecessors ATSR-1 and ATSR-2: an introduction to the special issue // Remote Sensing of Environment. 2012. Vol. 116. P. 1-3.
  11. McClain E.P., Pichel W.G., Walton C.C. Comparative performance of AVHRR-based multichannel sea surface temperature // J. Geophys.Res. 1985. Vol. 90. No C6. P. 11587-11601.
  12. Merchant C.J, Le Borgne P. Retrieval of sea surface temperature from space, based on modeling of infrared radiative transfer: capabilities and limitations // J. of atmospheric and oceanic technology. 2004. Vol. 21. P. 1734-1746.
  13. Walton, C.C. Nonlinear multichannel algorithms for estimating surface temperature with AVHRR satellite data // J. Appl. Meteorol. 1988. Vol. 27. P. 115-124

Методы и алгоритмы обработки спутниковых данных

25