Материалы 22-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Москва, ИКИ РАН, 11–15 ноября 2024 г.

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

XXII.A.310

Коррекция данных спутникового СВЧ-радиометрического зондирования влаго- и водозапаса облачной атмосферы с учетом результатов наземных микроволновых измерений

Егоров Д.П. (1), Кутуза Б.Г. (1)
(1) Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Москва, Россия
Размеры полей зрения антенн современных спутниковых СВЧ-радиометров составляют от 5x5 до 60x60 км в зависимости от длины волны. При решении обратных задач, в том числе при восстановлении интегральных параметров влаго- и водосодержания атмосферы из космоса, в расчетах используется средняя по полю зрения величина радиояркостной температуры, что в отсутствие дополнительной корректировки этой величины равносильно предположению о равномерном распределении жидкокапельной влаги облаков по горизонтали. Такое предположение справедливо, однако, лишь в случаях слоистой облачности. В работах [1-4] авторы путем прямого моделирования полей распределения разрывной облачности и последующего расчета уходящего излучения K-диапазона над гладкой водной поверхностью показывают, что это предположение может приводить к относительным ошибкам восстановления средних по полю зрения величин влаго- и водозапаса на уровне 15% и более. Яркостная температура нелинейно связана с водностью облака [5]. Для уходящего излучения кучевой облачности яркостная температура оказывается в среднем меньше, чем для эквивалентного по водозапасу горизонтально-однородного облачного слоя. В случае развитых по вертикали кучевых облаков такое различие становится существенным и может достигать, к примеру, 10 К на частоте 36 ГГц. Таким образом, возникает необходимость внесения соответствующих поправок в значения измеренных радиояркостных температур, либо же коррекции уже восстановленных значений влаго- и водосодержания. Хотя ошибки восстановления зависят от множества факторов [6] и различаются по величине для разных пространственных реализаций облачного поля (в том числе при равном суммарном водозапасе), они, тем не менее, носят систематический характер и могут быть проанализированы статистически.
В настоящем докладе обсуждаются возможности использования результатов измерений нисходящего микроволнового излучения облачной атмосферы наземными радиометрами-спектрометрами для оценки значений соответствующих поправок в различных погодных условиях с целью последующей коррекции данных спутникового СВЧ-радиометрического зондирования влаго- и водосодержания. Анализ экспериментальных данных наземного СВЧ радиометра-спектрометра P22M, установленного во Фрязинском филиале ИРЭ РАН, за 2019-2024 гг., подтверждает выводы авторов, полученные в предыдущих работах [1-3] по результатам компьютерного моделирования.

Ключевые слова: атмосфера, СВЧ-радиометрия, восстановление, влагосодержание и водозапас, яркостная температура, коррекция
Литература:
  1. Egorov D.P., Ilyushin Ya.A., Kutuza B.G. The influence of cumuli distribution in satellite microwave radiometer FOV on the accuracy of atmospheric moisture content retrieval. // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2024. Vol. 62. 4103410. P. 1-10.
  2. Егоров Д.П., Кутуза Б.Г., Илюшин Я.А. Учет пространственной структуры облачности при СВЧ-радиометрическом восстановлении интегральных параметров влаго- и водосодержания атмосферы. // Физические основы приборостроения. 2023. Т. 12. № 1 (47). С. 10-23.
  3. Егоров Д.П., Илюшин Я.А., Кутуза Б.Г. Характер распределения облачности в поле зрения антенны спутникового микроволнового радиометра и его влияние на точность восстановления интегральных параметров влагосодержания атмосферы. // В сборнике: Распространение радиоволн. Cборник докладов XXVIII Всероссийской открытой научной конференции. Редколлегия: Д.С. Лукин, Д.В. Иванов, Н.В. Рябова [и др.]. Йошкар-Ола, 2023. С. 393-397.
  4. Кутуза Б.Г., Смирнов М.Т. Влияние облачности на усредненное радиотепловое излучение системы "атмосфера - поверхность океана". // Исследования Земли из космоса. 1980. № 3. С. 76-83.
  5. Кутуза Б.Г. Данилычев М.В., Яковлев О.И. Спутниковый мониторинг Земли: Микроволновая радиометрия атмосферы и поверхности. М.: ЛЕНАНД, 2016. 336 с.
  6. Plank V.G. The size distribution of cumulus clouds in representative Florida populations. // Journal of Applied Meteorology and Climatology. 1969. Vol. 8. N. 1. P. 46-67.

Презентация доклада



Ссылка для цитирования: Егоров Д.П., Кутуза Б.Г. Коррекция данных спутникового СВЧ-радиометрического зондирования влаго- и водозапаса облачной атмосферы с учетом результатов наземных микроволновых измерений // Материалы 22-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2024. C. 32. DOI 10.21046/22DZZconf-2024a

Методы и алгоритмы обработки спутниковых данных

32