Моделирование яркостных температур и первые результаты, полученные микроволновым радиометром MTВЗA-ГЯ со спутника Метеор-М № 2-2

На спутнике "Метеор-М № 2-2", запущенном 5 июля 2019 г. с космодрома "Восточный", установлен усовершенствованный многоканальный сканирующий микроволновый (МВ) радиометр MTВЗA-ГЯ. Антенна MTВЗA-ГЯ сканирует Землю по конусу под углом 65 ° к местной нормали и принимает уходящее излучение Земли в диапазоне от 6,9 до 190 ГГц в полосе шириной 1500 км. MTВЗA-ГЯ интегрирует функции имаджера и зондировщика. По данным измерений могут быть восстановлены параметры океана, поверхности земли и атмосферы, включая общее содержание водяного пара в атмосфере и мелкокапельной воды в облаках, интенсивность дождя R, скорость приводного ветра, температуру поверхности океана (ТПО), параметры морских и материковых льдов, температуру поверхности суши, температуру воздуха в тропосфере и стратосфере и др. Эти параметры могут быть использованы при решении оперативных гидрометеорологических задач и в научных исследованиях изменчивости регионального и глобального климата, что, в частности, было показано при анализе данных, полученных и октябре 2014 - августе 2017 МТВЗА-ГЯ со спутника "Метеор-М № 2" (Чернявский и др., 2018; Cherny et al., 2017; Mitnik et al., 2017; 2018a; 2018b). Для улучшения оценок ТПО и R и регистрации радиочастотных помех в МТВЗА-ГЯ на спутнике "Метеор-М № 2-2" добавлены каналы на частоте 6,9 ГГц на вертикальной (В) и горизонтальной (Г) поляризациях. Измерения на двух поляризациях выполняются и на других частотах имаджера f = 10,65, 18,7, 23,8, 31,5, 36,5, 42,0, 48,0 и 91,65 ГГц, где излучение поверхности существенно, и на частотах зондировщика в областях 52–57 и 176–191 ГГц, излучение на которых формируется в атмосфере. Частоты 42,0 и 48,0 ГГц ранее не применялись в спутниковых экспериментах. В работе приведены модельные яркостные температуры уходящего излучения Земли Тя(f), составляющие этого излучения и интегральное поглощение в атмосфере на частотах MTВЗA-ГЯ. Моделирование было выполнено над тропическим и полярным океанами, влажными тропическими и бореальными лесами, пустынями, Антарктидой и Гренландией при различном состоянии системы подстилающая поверхность-атмосфера. Значения Тя(f) были рассчитаны путем численного интегрирования уравнения переноса МВ излучения с использованием вертикальных профилей метеорологических параметров по данным станций радиозондирования атмосферы и реанализа, полей ТПО и приводного ветра. Результаты моделирования позволили оценить вклад излучения поверхности, восходящего и нисходящего излучений атмосферы в регистрируемые на спутнике яркостные температуры при вариациях коэффициентов излучения и температуры поверхности материковых покровов и распределений по высоте давления, температуры и влажности атмосферы и водности облаков. Модельные значения Тя(f) и сопутствующие наземные и дистанционные данные применены при внешней калибровке каналов МТВЗА-ГЯ на спутнике "Метеор-М № 2-2", разработке алгоритмов, оценке погрешностей определения геофизических параметров и анализе процессов в атмосфере и на поверхности. Приведены примеры анализа глобальных полей Tя(f), параметров атмосферы и поверхности, а также внетропических и тропических циклонов, атмосферных рек, морского льда, ледяных щитов Антарктиды и Гренландии и др. Выполнено сравнение с результатами, полученными радиометром AMSR2 на спутнике GCOM-W1 и другими спутниковыми МВ датчиками.
Работа выполнена при частичной поддержке целевой субсидии №18-I-010.