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

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

Влияния облачности на радиационный баланс Земли по данным спутниковых измерений

Суркова Я.В. (1), Червяков М.Ю. (1), Спиряхина А.А. (1), Нейштадт Я.А. (1), Шаркова С.А. (1)
(1) Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского, Саратов, Россия
В настоящее время измерение составляющих радиационного баланса Земли представляет большой интерес для изучения Земной климатической системы. Наиболее детальные данные о глобальных распределениях этих характеристик могут быть получены по измерениям с борта искусственных спутников Земли [1-7].
На протяжении многих лет в Саратовском государственном университете проводилась разработка космической аппаратуры для измерения составляющих радиационного баланса, а именно был создан измеритель отраженной коротковолновой радиации ИКОР-М, установленный на борту гелиосинхронного ИСЗ серии «Метеор-М». Анализ данных измерений ИКОР-М позволяет строить карты глобальных распределений потоков отраженной солнечной радиации, альбедо и поглощенного потока солнечного излучения
Первый радиометр проработал на борту ИСЗ «Метеор-М» № 1 в течение пяти лет до сентября 2014 г. Результаты работы первого прибора опубликованы в работах [1-6]. Аналогичный радиометр ИКОР-М установлен на борту ИСЗ «Метеор-М» № 2. В августе 2014 г. оба измерителя проработали вместе, что позволило найти связь шкал измерителей на этих спутниках [7-32].
Большой интерес представляет мониторинг альбедо и облачного покрова, а также их широтное распределение, в особенности над океанами. Для выявления взаимосвязи облачности и альбедо над Атлантическим и Тихим океанами использовались значения данных величин за период 2015-2018 год. Для анализа распределения облачности над океанами использовались значения cloud fraction, полученные со среднемесячных карт глобального распределения облачного покрова на сайте NASA Earth Observations (https://neo.sci.gsfc.nasa.gov/). Облачная фракция измеряется из космоса с использованием спутниковых датчиков, таких как спектрорадиометр MODIS на борту спутников Terra и Aqua NASA.
В ходе сравнения распределений облачности и альбедо было выявлено высокое значение корреляции для каждого океана. Коэффициент корреляции в 2018 году для Атлантического океана составляет 0.93, для западной части Тихого океана – 0.97, для восточной – 0.91.
К настоящему времени накоплен и продолжает регулярно пополняться архив спутниковых снимков. На спутниковых снимках видимого диапазона были выявлены циклонические вихри, их которых позже развиваются тропические циклоны. При помощи программы для ИКОР «IKOR Archive Viewer» были найдены витки спутника в момент прохождения тропических циклонов. По витку были сняты значения альбедо над тропическим циклоном и в зонах вблизи него.
В результате был составлен архив тропических циклонов. В целом, величины мгновенных значений альбедо для поверхностей тропических циклонов варьируются в пределах 40-50 %. Это обусловлено тем, что в тропических циклонах наблюдается плотный облачный покров, состоящий из мощных кучево-дождевых и высоких перистых облаков.

Ключевые слова: альбедо, поглощённая солнечная радиация, радиометр ИКОР-М, Метеор-М, радиационный баланс Земли, облачность
Литература:
  1. Богданов М.Б., Воробьев В.А., Котума А.И., Червяков М.Ю. Связь шкал измерителей коротковолновой отраженной радиации ИКОР-М ИСЗ "Метеор-М" № 1 и № 2 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т 13. № 4. С. 252-260.
  2. Скляров Ю.А., Воробьёв В.А., Котума А.И., Червяков М.Ю., Фейгин В.М. Алгоритм обработки данных наблюдений уходящей коротковолновой радиации с ИСЗ "Метеор-М" № 1 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т.9. №3. С. 83-90.
  3. Скляров Ю.А., Воробьёв В.А., Котума А.И., Червяков М.Ю., Фейгин В.М. Измерения компонентов радиационного баланса Земли с ИСЗ "Метеор-М" № 1. Аппаратура ИКОР-М // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т.9. №2. С. 173-180.
  4. Скляров Ю.А., Червяков М.Ю., Воробьёв В.А., Котума А.И., Фейгин В.М. Некоторые результаты обработки данных поглощённой солнечной радиации и альбедо, полученных с помощью аппаратуры ИКОР-М // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Науки о Земле. 2013. Вып. 2. Т. 13. С. 30-33
  5. Скляров Ю.А., Червяков М.Ю., Воробьёв В.А., Котума А.И., Фейгин В.М. Особенности распределения альбедо в 2010 – 2012 годах по данным с ИСЗ «Метеор – М» № 1 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10. № 4. C. 107-117.
  6. Скляров Ю.А., Червяков М.Ю., Воробьёв В.А., Котума А.И., Фейгин В.М. Особенности распределения поглощённой солнечной радиации в 2010 – 2012 годах по данным с ИСЗ «Метеор – М» № 1 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10. № 2. C. 272-283.
  7. Скляров Ю.А., Червяков М.Ю., Котума А.И. Лаборатория исследования составляющих радиационного баланса Земли Саратовского государственного университета / География в Саратовском университете. Современные исследования: сб. науч. тр. / под ред. А.Н. Чумаченко. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2014. С. 166 - 172.
  8. Червяков М.Ю., Богданов М.Б., Котума А.И., Шишкина Е.В., Спиряхина А.А., Суркова Я.В., Кулькова Е.В., Великанов В.С. Особенности пространственно-временных вариаций альбедо и поглощённой солнечной радиации по данным измерений радиометров ИКОР-М// Сборник тезисов докладов Четырнадцатой Всероссийской Открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М.: ИКИ РАН, 2016. С. 207.
  9. Червяков М.Ю., Котума А.И., Спиряхина А.А., Суркова Я.В., Кулькова Е.В., Шишкина Е.В. Изменчивость величин альбедо и поглощенной солнечной радиации в тропической части Тихого океана по данным спутниковых радиометров ИКОР-М// Сборник тезисов докладов Пятнадцатой Всероссийской Открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М.: ИКИ РАН, 2017. С. 225.
  10. Кулькова Е.В., Червяков М.Ю. Изменчивость составляющих радиационного баланса в Арктическом регионе // Комплексные исследования Мирового океана. Материалы II Всероссийской научной конференции молодых ученых, г. Москва, 10-14 апреля 2017 г. [Электронный ресурс]. – Москва: ИО РАН. С. 144-145.
  11. Спиряхина А.А., Червяков М.Ю. Пространственно-временные вариации составляющих радиационного баланса Земли во время событий Эль-Ниньо (Ла-Нинья) // Комплексные исследования Мирового океана. Материалы II Всероссийской научной конференции молодых ученых, г. Москва, 10-14 апреля 2017 г. [Электронный ресурс]. – Москва: ИО РАН. С. 265-266.
  12. Суркова Я.В., Червяков М.Ю. Альбедо и поглощенная солнечная радиация на верхней границе атмосферы над Мировым океаном по данным спутниковых измерений // Комплексные исследования Мирового океана. Материалы II Всероссийской научной конференции молодых ученых, г. Москва, 10-14 апреля 2017 г. [Электронный ресурс]. – Москва: ИО РАН. С. 275-276.
  13. Спиряхина А.А., Червяков М.Ю. Пространственно-временные вариации составляющих радиационного баланса Земли во время событий Эль-Ниньо (Ла-Нинья) // Комплексные исследования Мирового океана. Материалы II Всероссийской научной конференции молодых ученых, г. Москва, 10-14 апреля 2017 г. [Электронный ресурс]. – Москва: ИО РАН. С. 265-266.
  14. Суркова Я.В., Червяков М.Ю. Альбедо и поглощенная солнечная радиация на верхней границе атмосферы над Мировым океаном по данным спутниковых измерений // Комплексные исследования Мирового океана. Материалы II Всероссийской научной конференции молодых ученых, г. Москва, 10-14 апреля 2017 г. [Электронный ресурс]. – Москва: ИО РАН. С. 275.
  15. Червяков М.Ю., Котума А.И., Спиряхина А.А., Суркова Я.В., Кулькова Е.В., Шишкина Е.В. Изменчивость величин альбедо и поглощенной солнечной радиации в тропической части Тихого океана по данным спутниковых радиометров ИКОР-М// Сборник тезисов докладов Пятнадцатой Всероссийской Открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М.: ИКИ РАН, 2017. С. 226.
  16. Червяков М.Ю., Котума А.И., Богданов М.Б., Суркова Я.В., Спиряхина А.А., Кулькова Е.В., Шишкина Е.В., Шаркова С.А., Нейштадт Я.А. Спутниковый мониторинг альбедо и поглощенной солнечной радиации на верхней границе атмосферы с помощью российских радиометров ИКОР-М// Сборник тезисов докладов Пятнадцатой Всероссийской Открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М.: ИКИ РАН, 2017. С. 225.
  17. Спиряхина А.А., Червяков М.Ю. Спутниковый мониторинг составляющих радиационного баланса земли во время явлений Эль-Ниньо в Тихом океане // XIV Конференция молодых учёных "Фундаментальные и прикладные космические исследования" Сборник трудов XIV Конференции молодых учёных. Сер. "Механика, управление и информатика" Под редакцией А.М. Садовского. 2017. С. 120-124.
  18. Червяков М.Ю., Кулькова Е.В., Суркова Я.В., Спиряхина А.А., Нейштадт Я.А., Шаркова С.А., Капцова Е.И., Руденко Н.О., Полянский А.В., Цыплухина П.В. Пространственно-временная изменчивость альбедо и поглощенной солнечной радиации в Арктике в период с 2009 по 2018 гг по данным спутниковых измерений // Сборник тезисов докладов Шестнадцатой Всероссийской Открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М.: ИКИ РАН, 2018.
  19. Червяков М.Ю., Спиряхина А.А., Суркова Я.В., Нейштадт Я.А., Шаркова С.А., Брюханов М.А., Листов М.Д. Результаты сопоставления данных составляющих радиационного баланса Земли на верхней границе атмосферы с данными температуры поверхности океана во время событий Эль-Ниньо в Тихом океане // Сборник тезисов докладов Шестнадцатой Всероссийской Открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М.: ИКИ РАН, 2018.
  20. Червяков М.Ю., Суркова Я.В., Спиряхина А.А., Нейштадт Я.А., Котума А.И., Шаркова С.А. Взаимосвязь облачности и альбедо на верхней границе атмосферы по данным спутниковых измерений // Сборник тезисов докладов Шестнадцатой Всероссийской Открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М.: ИКИ РАН, 2018.
  21. Червяков М.Ю., Спиряхина А.А., Суркова Я.В., Нейштадт Я.А. Изменчивость составляющих радиационного баланса Земли по данным спутниковых измерений радиометрами ИКОР-М в 2009–2019 гг. // Труды XVI Конференции молодых ученых «Взаимодействие полей и излучения с веществом». – Иркутск: ИСЗФ СО РАН, 2019. С. 399–401.
  22. Spiryakhina A. A., Cherviakov M. Yu. Research of the components of the earth radiation balance at the top of the atmosphere during the El nino (La nina) events in the pacific ocean // Представляем научные достижения миру. Естественные науки: материалы IX научной конференции молодых ученых «Presenting Academic Achievements to the World». – Саратов: Изд-во «Саратовский источник», 2019. Вып. 8. С. 160-164.
  23. Cherviakov M. Yu., Spiryakhina A. A. The results of comparing the data Earth’s radiation balance components with the sea surface temperature values during the El nino (La nina) events in the Pacific ocean // Представляем научные достижения миру. Естественные науки: материалы X научной конференции молодых ученых «Presenting Academic Achievements to the World». – Саратов: Изд-во «Саратовский источник», 2020. Вып. 9.
  24. Червяков М.Ю., Шаркова С.А., Спиряхина А.А., Суркова Я.В., Нейштадт Я.А. Изменчивость характеристик тропопаузы в Арктике по данным дистанционного радиозондирования атмосферы // Сборник тезисов докладов Семнадцатой Всероссийской Открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М.: ИКИ РАН, 2019. С. 252.
  25. Нейштадт Я.А., Червяков М.Ю., Спиряхина А.А., Суркова Я.В., Шаркова С.А. Пространственно-временная изменчивость потоков солнечной радиации на территории Нижнего Поволжья по данным спутниковых и наземных наблюдений // Сборник тезисов докладов Семнадцатой Всероссийской Открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М.: ИКИ РАН, 2019. С. 120.
  26. Спиряхина А.А., Червяков М.Ю., Суркова Я.В., Нейштадт Я.А., Шаркова С.А. Взаимосвязь альбедо и поглощенной солнечной радиации с температурой поверхности океана во время событий Эль-Ниньо // Сборник тезисов докладов Семнадцатой Всероссийской Открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М.: ИКИ РАН, 2019. С. 236.
  27. Червяков М. Ю., Шаркова С. А. Изменчивость характеристик тропопаузы в Арктике по данным радиозондирования атмосферы // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Науки о Земле. 2019. Т. 19, вып. 1. С. 42–48.
  28. Червяков М. Ю., Шаркова С. А. Изменчивость характеристик тропопаузы в Арктике по данным радиозондирования атмосферы // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Науки о Земле. 2019. Т. 19, вып. 1. С. 42–48.
  29. Червяков М.Ю., Нейштадт Я.А. Актинометрические методы измерений: учебно-методическое пособие для студентов географического факультета. Саратов: Наука, 2019. 50 с.
  30. Богданов М.Б., Червяков М. Ю. Оценка времени реакции и чувствительности земной климатической системы к радиационному воздействию // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Науки о Земле. 2019. Т. 19, вып. 4. С. 216-223.
  31. Червяков М.Ю. Оценочные доклады межправительственной группы экспертов по изменению климата // Экология: синтез естественно-научного, технического и гуманитарного знания: материалы III Всерос. науч.-практ. форума, Саратов, 10-12 октября 2012 г. / [редкол. А.В. Иванов, И.А. Яшков, Е.А. Высторобец и др.]; Сарат. гос. тех. ун-т им. Ю.А. Гагарина. — Саратов: Изд-во Сарат. гос. тех. ун-та им. Ю.А. Гагарина, 2012. C. 65-67.
  32. Червяков М.Ю. Зондирование атмосферы: учебно-методическое пособие для студентов, обучающихся по направлению 05.03.05 Прикладная гидрометеорология / М.Ю. Червяков. – Саратов: ИЦ «Наука», 2019. – 62 с.

Презентация доклада

Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов

220