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.E.542

Определение дисперсии уклонов и скорости ветра над Черным морем по данным радиолокатора Ku-диапазона на спутнике GPM

Панфилова М. А. (1), Караев В.Ю. (1), Митник Л.М. (1), Баранюк А.В. (2)
(1) Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород, Россия
(2) Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, Владивосток, Россия
Спутниковый мониторинг скорости приводного ветра над морской поверхностью W проводится в основном по данным микроволновых радиометров и скаттерометров. Ширина полосы обзора радиометров L ≈ 1000 - 2500 км при углах падения θ ≈50-65 градусов. Пространственное разрешении в сантиметровом диапазоне составляет ≈ 20-100 км, что сглаживает мезомасштабные вариации ветра. Скаттерометры сканируют морскую поверхность при средних углах падения (30-60 градусов). Ширина их полосы обзора достигает 1400 км. Разработаны алгоритмы восстановления W по данным альтиметров, зондирующих океан при нулевом угле падения с разрешением 5-15 км.
В данной работе используются данные радиолокатора Ku-диапазона со спутника GPM. Радиолокатор работает в сканирующем режиме, при этом угол падения меняется от –18 до +18 градусов. По разработанному алгоритму в полосе шириной 145 км определяется удельная эффективная площадь рассеяния (УЭПР) при нулевом угле падения и дисперсия уклонов крупномасштабного, по сравнению с длиной волны зондирующего излучения, волнения. Для обработки и восстановления УЭПР при θ = 0 градусов используются исходные данные для θ ≤ 12 градусов, где выполняется приближение геометрической оптики. Обработка данных выполняется над открытой поверхностью океана в отсутствие осадков. Для индикации ледяного покрова и зон осадков используются синхронные измерения радиометра GMI со спутника GPM. По алгоритму, описанному в [1], в полосе обзора определяется полная дисперсия уклонов крупномасштабного волнения.
Был собран объединенный массив данных УЭПР при зондировании в надир и измерений скорости ветра морскими буями NDBC. Объединение происходило таким образом, чтобы измерения буя и радиолокатора были разнесены в пространстве не более, чем на 20 км, а по времени не более, чем на 30 минут. Для радиолокаторов Ku-диапазона получена зависимость скорости ветра на высоте 10 м от УЭПР при θ = 0 градусов. Разработан алгоритм определения скорости ветра по данным УЭПР при нулевом угле падения в широкой полосе обзора. Алгоритм был применен к данным радиолокатора Ku-диапазона, собранным над Черным морем в 2015-2019 гг. Результаты восстановления ветра были сопоставлены с публикациями [2-4], в которых рассмотрен волновой и ветровой режим в Черном море, изучена динамика полей волнения по данным численного моделирования и по данным спутниковой альтиметрии. Выполнено сравнение значений ветра по данным радиолокатора с полями W в различных синоптических ситуациях, найденными по данным многоканальных микроволновых радиометров GMI и AMSR2 (спутник GCOM-W1) [5, 6], и с результатами реанализа.
Новый продукт для модуля скорости ветра получен при зондировании при малых углах падения в широкой полосе обзора. Показано хорошее соответствие радиолокационного продукта с данными реанализа и спутниковых микроволновых радиометров.

Работа выполнена при поддержке РНФ (проект № 20-17-00179).

Ключевые слова: скорость ветра, радиолокатор Ku-диапазона, Черное море
Литература:
  1. Panfilova M., Karaev V., Guo J. Oil Slick Observation at Low Incidence Angles in Ku-Band // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2018. 123. P. 1924-1936.
  2. Rusu L., Bernardino M., Guedes Soares C.Wind and wave modeling in Black Sea //Journal of Operational Oceanography. 2014. V. 7. P. 5-20.
  3. Myslenkov S., Chernyshova A. Comparing wave heights simulated in the Black Sea by the Swan model with satellite data and direct wave measurements // RJES. 2016. №5.
  4. Kubryakov A., Stanichny S., Shokurov M., Garmashov A. Wind velocity and wind curl variability over the Black Sea from QuikScat and ASCAT satellite measurements // Remote Sensing of Environment. 2019. V.224. P. 236-258.
  5. Митник М.Л., Митник Л.М. Алгоритм оценки приводного ветра по данным микроволнового радиометра AMSR-E и его применение к анализу погодных систем в тропической зоне // Со- временные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 3. C. 297-303.

Презентация доклада



Ссылка для цитирования: Панфилова М.А., Караев В.Ю., Митник Л.М., Баранюк А.В. Определение дисперсии уклонов и скорости ветра над Черным морем по данным радиолокатора Ku-диапазона на спутнике GPM // Материалы 18-й Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2020. C. 236. DOI 10.21046/18DZZconf-2020a

Дистанционные исследования поверхности океана и ледяных покровов

236