Метод определения векторов ветра в атмосфере Арктического региона по данным перспективного космического аппарата серии «Арктика-М» на высокоэллиптической орбите

В настоящее время в отечественной и зарубежной практике широко используется метод определения векторов ветра по данным радиометров метеорологических космических аппаратов (КА), функционирующих на геостационарной орбите. В основе метода лежит выявление и отслеживание движения облаков-трассеров на фоне неподвижной земной поверхности по серии трех последовательных спутниковых изображений с неизменным центром проецирования. Данный эффект обусловлен тем, что «точка стояния» геостационарного КА фиксирована.
В связи с предстоящим выведением на высокоэллиптическую орбиту перспективного метеорологического КА серии «Арктика-М», специалистами ФГБУ «НИЦ «Планета» был разработан метод определения векторов ветра, учитывающий получение разномасштабных спутниковых изображений со смещающимся центром проецирования в момент каждого сеанса съемки относительно предыдущего сеанса за счет движения КА по заданной орбите. Для возможности отслеживания движения облаков-трассеров и дальнейшего определения векторов ветра в данном случае требуется преобразование серии трех последовательных по времени спутниковых изображений к единому центру проецирования. Данное преобразование решено путем моделирования изображений с применением алгоритма решения прямой и обратной геодезических задач. После процедуры преобразования следующим шагом является поиск облаков-трассеров методом наименьшей суммы рассогласования и непосредственно расчет характеристик ветра. В разработанном методе предусмотрена оценка точности полученных характеристик, путем их сравнения с данными радиозондирования, которые принято считать эталоном.
Ввиду отсутствия в настоящее время реальных данных, разработанный алгоритм был апробирован и отлажен на смоделированных изображениях, сформированных по данным радиометра МСУ-МР действующего полярно-орбитального КА «Метеор-М» №2.
Стоит отметить, что в отличие от перспективного КА на высокоэллиптической орбите, существующие КА, функционирующие на геостационарной орбите, не дают достоверного представления об атмосферных процессах, протекающих в высоких широтах, а полярно-орбитальные КА не обеспечивают высокую периодичность съемки одной и той же территории. В связи с этим, разработанный метод определения характеристик ветра по данным КА серии «Арктика-М» позволяет обеспечить с высоким временным разрешением глобальный спутниковый мониторинг динамических процессов в атмосфере северных высоких широт, включая Арктический сектор.