Проблемы комплексного анализа и использования данных микроволновых зондировщиков

В настоящее время спутниковые микроволновые радиометры находят широкое применение для решения задач метеорологии и океанологии. Среди отечественных можно выделить МТВЗА-ГЯ, которые устанавливаются на космических аппаратах гидрометеорологического и океанографического назначения «Метеор-1М». Спутниковые микроволновые радиометры позволяют получать такие информационные продукты, как профили температуры и влажности атмосферного воздуха, влагозапас атмосферы и водозапас облаков (над океаном), скорость приводного ветра, температура поверхности океана, интенсивность осадков, характеристики снежного и ледового покровов и др. Исследования показывают, что эффективность определения параметров атмосферы зависит от условий наблюдения (типа поверхности, наличия облачности в тропосфере и т.д.) [1]. Погрешность определения температуры воздуха в слое 1 - 20 км может составлять 1 - 2 К, при высотном разрешении около 3 - 5 км, что определяет эффективность и перспективность использования таких глобальных данных в задачах численного гидродинамического прогноза погоды. Относительная погрешность определения характеристик влажности воздуха в слое 1 - 12 км может составлять около 20%, интегральные параметры влагосодержания атмосферы (влагозапас атмосферы и водозапас облаков) определяются наиболее эффективно над водной поверхностью океанов, при этом (при отсутствии осадков) погрешность определения влагозапаса атмосферы может составлять около 1 - 2 кг/м^2, а водозапаса облаков около 0.05 кг/м^2. Потенциальные информационные возможности МТВЗА-ГЯ близки к зарубежным аналогам, таким как AMSU-А, -В.
Современные проблемы использования данных микроволновых зондировщиков связаны с подтверждением потенциальных возможностей метода и внедрением в оперативную практику информационного обеспечения различных прикладных задач.Наиболее критичные направления развития спутниковой микроволновой радиометрии связаны с созданием новых образцов мультиспектральных (гиперспектральных) микроволновых радиометров на современной элементной базе с улучшенными характеристиками, совершенствованием метрологического обеспечения, уточнением моделей формирования микроволнового излучения системы «атмосфера-подстилающая поверхность» с учетом эффектов рассеяния и поляризации, развитием методических вопросов и алгоритмов тематической обработки спутниковых данных и целевого использования оперативной спутниковой информации, разработкой новых комплексов приема, обработки и усвоения спутниковой информации, развитием подсистемы калибровки-валидации информационных продуктов спутниковых микроволновых радиометров по параметрам атмосферы и поверхности, развитием методик и инструментов оперативной оценки качества информации спутниковых микроволновых сканеров-зондировщиков.
В настоящее время в России система постоянно-действующих экспериментов валидации спутниковой информации гидрометеорологического назначения отсутствует [2]. Очевидно, что создаваемая Росгидрометом на базе наблюдательной системы и ряда специализированных полигонов система калибровки- валидации должна развиваться, причем необходимо создавать не только стационарные, но и подвижные (самолетные, корабельные) платформы для проведения подспутниковых измерений над океаном, а обеспечение оперативности не представляется без создания научно-методического центра по использованию спутниковых данных.
Перспективный гидрометеорологический полигон ВКА имени А.Ф.Можайского, создаваемый на Северо-Западе России, в первую очередь, рассматривается как методический центр по испытанию новых образцов измерительных комплексов и средств гидрометеорологического обеспечения ВС РФ [3]. Одной из перспективных задач полигона-обсерватории ставится обеспечение калибровки- валидации информационных продуктов микроволновых зондировщиков, а также радиолокационной аппаратуры. Особенностью обсерватории является объединение информации широкого набора средств измерений (контактных и дистанционных) на базе единой системы сбора и анализа разнородной гидрометеорологической и геофизической информации, обеспечивающих наиболее полный оперативный контроль состояния атмосферы. В задачи обсерватории входят подготовка специалистов, а также научные исследования по различным направлениям прикладной метеорологии (развитие методов и технологий гидрометеорологических прогнозирования, прогноза опасных явлений погоды, разработка новых методов обработки радиолокационной информации, атмосферно-электрические и микроволновые радиометрические исследования атмосферы, развитие методов лидарного зондирования, исследование распространения радиоволн в атмосфере, ионосферные исследования, совершенствование алгоритмов обработки спутниковых данных, сопровождение экологических исследований и т.д.).