Исследование спектроскопической ошибки в измерениях RPG-HATPRO с использованием данных радиозондирования

Данная работа является продолжением ранее проведенных исследований, целью которых был всесторонний анализ качества измерений атмосферных характеристик (температуры и паров воды) посредством микроволнового профилометра RPG-HATPRO-G3 (Radiometer Physics GMBH). В частности, в работах [1,2] было выявлено систематическое отклонение между тропосферными профилями, полученными прибором за период с 2013 по 2018 годы, и данными радиозондирования на ближайшей аэрологической станции «Нижний Новгород» за этот же период. Зарегистрированное отклонение имеет нетривиальный характер и явную сезонную зависимость. При этом, его нельзя полностью отождествлять с ошибкой микроволновых измерений в силу ряда причин, в частности, неидеальности измерений посредством аэрологических зондов и наличия заметного расстояния (7 км) между пунктом микроволновых наблюдений и аэрологической станцией.
В работе [2] проведено детальное исследование различных источников обнаруженного рассогласования микроволновых и радиозондовых данных. Особое внимание было уделено спектроскопической ошибке, т.е. ошибке, возникающей вследствие неопределенности частотной зависимости коэффициента излучения/поглощения атмосферного воздуха. В частности, рассматривалась возможная неточность в модели микроволнового поглощения кислорода. При этом спектры нисходящего излучения атмосферы, измеренные HATPRO в диапазоне частот 51-58 ГГц, сравнивались с симулированными спектрами, полученными посредством модели переноса микроволнового излучения в атмосфере (MPM), в которой радиозондовые профили температуры и паров воды тропосферы служили входными данными. В результате была обнаружена систематическая разность между измеренными и модельными спектрами, в которой имелась ярко выраженная спектральная особенность вблизи частоты 52.3ГГц, слабо зависящая от сезона и сохраняющаяся при перекалибровке прибора. При этом сравнение спектров было ограниченно данными, соответствующими условиям ясного неба, в силу того, что процедура сравнения не учитывала наличие жидкой воды (облачности) в атмосфере.
В данной работе процедура сравнения микроволновых и радиозондовых данных учитывает фактор облачности, что значительно расширило начальный набор данных. В результате наличие спектральной особенности на 52.3ГГц подкреплено существенно большим объемом данных. Получены оценки вклада различных поправок в модель MPM в сравнении с амплитудой спектральной особенности.
Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 18-72-10113.