Определение модуля скорости приповерхностного ветра по данным многочастотного радиометра-спектрометра МИРС

Вектор скорости приповерхностного ветра, включающий модуль скорости ветра и его направление, является основным параметром в динамике океана. Повышение точности его измерения играет важную роль в совершенствовании моделей прогнозирования состояния океана и атмосферы. Помимо этого, информация о векторе скорости приповерхностного ветра активно используется в навигации, рыболовстве, спасательных работах и т.д. Спутниковые технологии дистанционного зондирования в микроволновом диапазоне являются основным инструментом получения информации о скорости ветра в океане благодаря высокой скорости получения данных, охвату значительных территорий, высокому пространственному разрешению, всепогодности и независимости от времени суток. Несмотря на актуальность данного вопроса, российские аппараты не представлены в перечне космических приборов, решающих задачу определения вектора скорости приповерхностного ветра в океане.
В связи с этим, одной из задач космического эксперимента "Конвергенция", планируемого на российском сегменте МКС, является задача измерения скорости и направления ветра по данным измерения собственного радиотеплового излучения водной поверхности. Проведение данного КЭ позволит отработать оптимальные алгоритмы восстановления скорости и направления приводного ветра, создать соответствующие программное обеспечение и провести валидацию результатов измерений путем сопоставления с независимыми метеорологическими данными и данными других датчиков. В результате выполнения эксперимента будут развиты модели и алгоритмы, предназначенные для восстановления полей скорости и направления ветра над поверхностью Мирового океана, собрана информация о динамике ветровых полей в районах формирования и развития циклонов и ураганов.
Основная цель настоящей работы состоит в теоретическом обосновании возможности решения задачи восстановления модуля вектора приповерхностного ветра на основе спутниковых радиополяриметрических измерений и определении потенциальной точности получаемых решений.
В качестве исходных данных выступают заявленные характеристики разрабатываемой радиометрической системы МИРС (среди которых: центральные частоты принимаемого излучения 6,8 (В,Г), 10,6 (Г, В, ±45°), 18,7 (Г, В, ±45°), 36,0 ГГц (Г, В, ±45°); чувствительности в элементах разрешения и т.д.), угол встречи с землей, составляющий 53,1 градуса от надира, и азимутальный угол, образуемый плоскостями наблюдения и орбиты носителя (МКС), определяемые условиям реализации КЭ.
Результаты работы подтверждают возможность решения поставленной задачи с заявленными показателями точности (±2 м/с). Существующий запас по точности решения (±0,99 м/с) позволяет говорить о потенциальной возможности расширении диапазона применимости разрабатываемого метода восстановления модуля скорости ветра, ограниченного при проведении модельных оценок.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №15-05-08401.