Материалы 18-й Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Москва, ИКИ РАН, 16–20 ноября 2020 г.

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

XVIII.D.409

Мониторинг толщины слоя осажденной воды методами дистанционного и наземного зондирования для Черноморского региона

Папкова А.С. (1), Шукало Д.М. (1), Папкова Ю.И. (2)
(1) Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия
(2) Севастопольский государственный университет, Севастополь, Россия
Водяной пар составляет всего лишь около 1% газов в составе атмосферы, однако в силу своей большой поглощательной способности он поглощает около 25% земного излучения. Взаимодействие между водяным паром и аэрозолями играет ключевую роль в определении свойств аэрозолей в атмосфере (Wu et al., 2018).
Актуальность данного исследования состоит в том, что в настоящее время нет полного понимания всех механизмов, вызывающих изменения водяного пара, глобальное распределение водяного пара в верхней тропосфере и стратосфере не изучено в полной мере из-за недостатка наблюдений с высоким вертикальным разрешением (Schneider et al., 2010).
В зарубежной и отечественной литературе для описания механизмов парообразования в основном используется термин TWV - это total water vapor - полное (интегральное) содержание водяного пара в атмосфере (или её паросодержание - термин, введённый Л.Т. Матвеевым), измеряемое в кг/м2. Часто используется и термин precipitable PW - толщина слоя осаждённой воды измеряемая в см.
В данной работе исследовались особенности годовой изменчивости параметра толщины слоя осажденной воды (PW) над Черноморским регионом в период с 2006-2019 годы.
Ранее основным источников для метеорологической информации Азово-Черноморского бассейна выступала модель реанализа ERA-Interim (Европейский центр среднесрочных прогнозов погоды), которая перестала функционировать в ноябре 2019 года, что создает дополнительную необходимость для поиска нового источника данных об уровне водяного пара. Входными данными для исследования служили как натурные данные сети наземных фотометров AERONET, так и спутниковые данные MODIS Aqua.
С использованием полученных среднемесячных массивов данных было проанализировано изменение параметра PW, в том числе с учетом сезонной изменчивости. Проведена оценка согласованности результатов дистанционного зондирования с наземными измерениями параметра PW. Выявлено, что в среднем спутниковые данные дают отклонение в большую сторону на 0,40 см от натурных измерений, что является допустимым, так как среднее квадратичное отклонение натурных данных также составляет 0,40 см, что можно считать попаданием в доверительный интервал значений.
Результаты MODIS Aqua обеспечили покрытие лишь 45-60 % данных для координат станций AERONET, вне зависимости от сезонности, что согласуется с (Velea et al., 2016). Так же стоит отметить, что по спутниковым данным также присутствует сезонная изменчивость величины параметра PW, что коррелирует с результатами AERONET. При анализе достоверности спутниковых данных были учтены измерения со спутника AIRS. Данный инструмент работает с 2015 года и также является источником информации относительно параметра PW. В ходе исследования было обнаружено, что данный инструмент нецелесообразно использовать в летнее время года из-за низкого пространственно-временного покрытия. Сравнительный результат ежедневных спутниковых изображений MODIS Aqua и AIRS показал высокую степень схожести в период декабрь-апрель.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-35-90066 и программы государственного задания Морского гидрофизического института Российской академии наук по теме № 0827-2019-0002 .
Благодарим программу AERONET за предоставление данных о уровне водяного пара со станций Sevastopol и Gloria. Используемые здесь данные солнечной фотометрии AERONET доступны на http://aeronet.gsfc.nasa.gov/. Так же выражаем благодарность Goddard Space Flight Center за предоставление спутниковых изображений MODIS. (https://modis-images.gsfc.nasa.gov/MOD05_L2/doi.html)

Ключевые слова: водяной пар, толщина слоя осажденной воды, Черное море, AERONET, MODIS, ERA-Interim, AIRS, солнечная фотометрия, атмосферные аэрозоли.
Литература:
  1. ) Wu Z., Chen J., Wang Y., Zhu Y., Liu Y., Yao B., Zhang Y., Hu M.. Interactions between water vapor and atmospheric aerosols have key roles in air quality and climate change // J. National Science Review. 2018. V. 5. DOI: 10,1093/nsr/nwy063.
  2. ) Schneider T., O'Gorman P., Levine X.. Water vapor and the dynamics of climate change // J. Reviews of Geophysics. 2010, V.48. P. RG3001. DOI: 10,1029/2009RG000302.
  3. ) 16) Velea L., Bojariu R. Ir-based satellite products for the monitoring of atmospheric water vapor over the black sea // J. Aerul şi Apa: Componente ale Mediului. 2016. DOI: 10,17378/AWC2016_41.

Презентация доклада



Ссылка для цитирования: Папкова А.С., Шукало Д.М., Папкова Ю.И. Мониторинг толщины слоя осажденной воды методами дистанционного и наземного зондирования для Черноморского региона // Материалы 18-й Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2020. C. 170. DOI 10.21046/18DZZconf-2020a

Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов

170