Применение двухчастотного дождевого радиолокатора и микроволнового радиометра для изучения циклонов над океаном: первые результаты

Основной задачей двухчастотного дождевого радиолокатора Dual-Frequency Precipitation Radar (DPR), установленного на спутнике Global Precipitation Measurement (GPM), является измерение осадков в полосе обзора шириной 245 км с пространственным разрешением 5 км и с разрешением по высоте 250 м. Последний отсчет по дальности относится к отражению от моря и содержит информацию о рассеивающей поверхности. В ходе проведенных исследований были разработаны алгоритмы восстановления дисперсии наклонов крупномасштабного волнения и предложен метод удаления углового тренда для сечения обратного рассеяния. Это позволило получить однородное радиолокационное изображение (РЛИ) морской поверхности в интервале углов падения +/- 12 градусов.
Дождь оказывает сильное влияние на распространение и отражение электромагнитных волн в Ku-диапазоне, что затрудняет исследование поля волнения в циклонах, так как наблюдаемые на РЛИ особенности могут быть обусловлены дождем. Дождевой радиолокатор непосредственно измеряет интенсивность осадков, и поэтому появляется уникальная возможность исключить из обработки участки с дождем. Для тропических и внетропических циклонов значения интенсивности меняются в широких пределах. Они больше для осадков, выпадающих их конвективной облачности и меньше для осадков из облачности слоистых форм. Области с малыми значениями интенсивности осадков доступны для последующего анализа. Для комплексного анализа состояния морской поверхности и атмосферы было выбрано несколько циклонов над северо-западной частью Тихого океана. При анализе выбранных циклонов использовались поля интенсивности дождя и сечения обратного рассеяния морской поверхности по данным DPR, яркостных температур ТЯ(f) на частотах f микроволновых радиометров GMI на спутнике GPM и AMSR2 на спутнике GCOM-W1, восстановленные по ТЯ(f) поля интегрального поглощения в атмосфере, водозапаса облаков и скорости приводного ветра, а также поля ветра по данным спутниковых скаттерометров. Для каждого циклона были сформированы РЛИ в Ku-диапазоне, поля дисперсии наклонов крупномасштабного волнения, поглощения радиоволн на частоте10,6 ГГц, водозапаса облаков и зон осадков. Была обнаружена высокая корреляция дисперсии наклонов крупномасштабного волнения и скорости ветра. Дисперсия наклонов, скорость ветра и параметры атмосферы заметно меняются при пересечении атмосферных фронтов. Дисперсия наклонов минимальна в центральной зон циклонов. Полученные результаты подтверждают, что дождевой радиолокатор является перспективным инструментом для изучения процессов взаимодействия атмосферы и океана - особенно при совместном анализе с данными пассивного микроволнового зондирования.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект 17-05-00939-а) и частичной поддержке Комплексной программы фундаментальных научных исследований ДВО РАН «Дальний Восток» (проект № 18-1-010).