Материалы 20-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Москва, ИКИ РАН, 14–18 ноября 2022 г.

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

XX.P.376

Сравнение моделей спектрального отражения Марсианского CO2 льда в ближнем ИК диапазоне

Ломакин А. А. (1,2), Федорова А.А. (1), Кораблев О.И. (1), Montmessin F. (3)
(1) Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
(2) Национальный исследовательский университет, Высшая школа экономики, Москва, Россия
(3) LATMOS – UVSQ/UPMC/CNRS, Guyancourt, Франция
Спектральное отражение поверхности сильно меняется в зависимости от пути, который фотон проходит в ней до того как отразиться обратно. Он может рассеяться на зернах льда разных видов и пыли, может отразиться от кускового льда или может быть комбинация всего этого. Для восстановления этих параметров льда - пропорции пыли, водяного и CO2 льда - нужно решать обратную задачу, которая требует прямой модели. Для такой задачи традиционно применяются разные модели, большинство из них [1,2,3] основано на радиационном переносе, в том числе на нем основано моделирование спектрального отражения. Другие же основаны на ray tracing и Монте-Карло [5,6], однако часто такие модели требуют непропорционально большое количество времени для расчета.
Все эти модели требуют как входные данные такие оптические параметры как альбедо однократного рассеяния, коэффициенты экстинкции и параметры асимметрии. Традиционно, их считают используя теорию Ми [7], и обычно это не занимает много времени. Это связано с тем, что частицы обычно очень маленькие, для водяного льда размером максимум в миллиметр. CO2 лед же имеет характерные размеры частиц вплоть до десятков сантиметров, а скорость расчета оптических параметров растет экспоненциально в зависимости от размеров частиц. Для решения обратных задач необходима хотя бы сетка значений (спектры в зависимости от разных параметров), в реальности же даже один спектр требует вплоть до недели расчета. Для борьбы с этим можно использовать разные аппроксимации с разной степенью точностью [2,8] - эти и другие приближения мы рассматриваем в текущей работе. Так же мы сравниваем эти модели с данными СПИКАМ-ИК [9].

Работа выполнена в рамках темы «Планета» государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации

Ключевые слова: CO2 лед, Марс, отражательная спектроскопия, полярные шапки
Литература:
  1. [1] Doute, S., & Schmitt, B. (1998). A multilayer bidirectional reflectance model for the analysis of planetary surface hyperspectral images at visible and near-infrared
  2. wavelengths. Journal of Geophysical Research: Planets, 103 (E13), 31367-31389. Retrieved from https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/98JE01894 doi: 10.1029/98JE01894
  3. [2] Hapke, B. (1981). Bidirectional reflectance spectroscopy: 1. theory. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 86 (B4), 3039-3054. Retrieved from https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/JB086iB04p03039 doi: 10.1029/JB086iB04p03039
  4. [3] Flanner, M. G., Zender, C. S., Randerson, J. T., & Rasch, P. J. (2007). Present day climate forcing and response from black carbon in snow. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 112 (D11). Retrieved from https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2006JD008003 doi: 10.1029/2006JD008003
  5. [4] Andrieu, F., Schmidt, F., Dout ́e, S., & Chassefiere, E. (2018). Ice state evolution during spring in richardson crater, mars. Icarus, 315 , 158 - 173. Retrieved from http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103517305274 doi: https://doi.org/10.1016/j.icarus.2018.06.019
  6. [5] Shkuratov, Y., Starukhina, L., Hoffmann, H., & Arnold, G. (1999). A model of spectral albedo of particulate surfaces: Implications for optical properties of the moon. Icarus, 137 (2), 235-246. Retrieved from https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103598960353 doi:https://doi.org/10.1006/icar.1998.6035
  7. [6] Bonev, B. P., James, P. B., Bjorkman, J. E., & Wolff, M. J. (2002). Regression of the mountains of mitchel polar ice after the onset of a global dust storm on mars. Geophysical Research Letters, 29 (21), 13-1-13-4. Retrieved from https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2002GL015458 doi: https://doi.org/10.1029/2002GL015458
  8. [7] Mishchenko, M. I., Travis, L. D., & Lacis, A. A. (2002). Scattering, absorption, and emission of light by small particles. Cambridge university press.
  9. [8] Wolf, S., & Voshchinnikov, N. V. (2004). Mie scattering by ensembles of particles with very large size parameters. Computer Physics Communications, 162(2), 113-123.
  10. [9] Korablev, O., Bertaux, J.-L., Fedorova, A., Fonteyn, D., Stepanov, A., Kalinnikov, Y., . . . others (2006). SPICAM IR acousto-optic spectrometer experiment on Mars Express. Journal of Geophysical Research: Planets, 111 (E9).

Видео доклада



Ссылка для цитирования: Ломакин А.А., Федорова А.А., Кораблев О.И., Montmessin F. Сравнение моделей спектрального отражения Марсианского CO2 льда в ближнем ИК диапазоне // Материалы 20-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2022. C. 245. DOI 10.21046/20DZZconf-2022a

Дистанционное зондирование планет Солнечной системы

245