Оценка возможности восстановления профиля влажности атмосферы по
спутниковым микроволновым измерениям в линии 183.31ГГц.

Для исследования процессов, происходящих в системе океан-атмосфера, необходима информация о высотных профилях водяного пара и температуры атмосферы. Водяной пар является основным источником скрытого тепла при зарождении и интенсификации атмосферных катастроф, например, тропических циклонов. При этом особенности высотного профиля водяного пара играют основную роль. Очевидно, что оперативный глобальный мониторинг распределения водяного пара может быть осуществлён только с помощью дистанционного зондирования с борта космических аппаратов. Таким образом, возникает потребность разработки дистанционных методов решения данной задачи.
В настоящее время профиль влажности атмосферы восстанавливают по средствам активного и пассивного дистанционного зондирования в микроволновом и ИК диапазоне. Существенным преимуществом измерений в микроволновой области электромагнитного излучения является малая зависимость от облачности и других атмосферных явлений. Несмотря на серьёзные успехи в разработке микроволновой зондирующей аппаратуры, задача обработки радиометрической информации с целью восстановления профиля влажности остаётся вызовом для исследователей.
Институтом космических исследований запланирован космический эксперимент на борту РС МКС, целью которого является исследование зарождения и эволюции крупномасштабных кризисных атмосферных процессов. В рамках данного эксперимента планируется запуск на орбиту микроволнового сканирующего радиометра МИРС, который позволит исследовать детальный профиль температуры и влажности атмосферы. В настоящее время идёт процесс разработки технического задания на микроволновую аппаратуру, в ходе которого необходимо определить её характеристики и исследовать возможные методики дальнейшей обработки радиометрической информации. Результатам этой работы будет посвящён доклад на XIII Всероссийской открытой конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса".
В результате работы был проведён достаточно точный расчёт радиофизических параметров различных типов стандартных атмосфер, что позволило теоретически определить чувствительность частотных каналов к профилю влажности атмосферы. Была теоретически исследована возможность решения обратной задачи восстановления профиля влажности по радиометрическим данным. На данном этапе работы обратная задача решалась методом подбора профиля влажности имеющего наименьшую невязку расчётных яркостных температур с измеряемыми значениями. Такой подход позволил теоретически провести восстановление значений влажности в трёх атмосферных слоях: 0-3, 3-7, 7-12 км. Также была сделана оценка возможной точности восстановления профиля при воздействии негативных факторов: наличии погрешностей определения априорных данных о температуре подстилающей поверхности, температурного профиля атмосферы, параметров облачности. Оценка показала, что теоретически существует возможность восстанавливать профиль влажности в трёх атмосферных слоях с погрешностью менее 40% используя спутниковые микроволновые измерения на частотах 85; 183,31±0,31; 183,31±4,81 ГГц. Стоит отметить, что на точность восстановления оказывает существенное влияние погрешности в априорных метеорологических данных. Также существует возможность повышения вертикального разрешения профиля при использовании дополнительных частотных каналов в полосе 22 ГГц, а также разработке более совершенных методик обработки результатов измерений.
Работа выполнена при поддержке проекта РФФИ №14-02-00839-а.