Определение общего содержания СО2 в атмосфере по спутниковым измерениям уходящего теплового излучения прибором ИКФС-2

В последние десятилетия растет интерес общества, политиков и научного сообщества к глобальным изменениям климата, вызванным парниковым эффектом. Одной из основных причин этих явлений признан антропогенный рост содержания в атмосфере углекислого газа в результате сжигания ископаемого топлива. Несмотря на создание специализированной спутниковой аппаратуры, предназначенной для наблюдения СО2 в атмосфере, возможность получения информации о нем из регулярных измерений метеорологических спутников представляет несомненный интерес. Измерения уходящего теплового излучения инфракрасным Фурье спектрометром ИКФС-2 с борта спутника «Метеор М №2» содержат данные об излучении в полосе поглощения СО2 и, следовательно, могут быть источником информации о его атмосферном содержании. В работе рассмотрена методика определения общего содержания углекислого газа на основе спектров, получаемых прибором ИКФС-2, при помощи метода искусственных нейронных сетей (ИНС).
Для обучения ИНС используются модельные спектры, рассчитанные на основе модельных профилей содержания СО2 и реальных данных о состоянии атмосферы. Анализировались различные схемы ИНС, показано, что наилучшая погрешность достигается при использовании в качестве набора предикторов измеренного спектра спектра, угла и профиля температуры с водяным паром и давлением.
После обучения ИНС были получены оценки погрешности аппроксимации для решения обратной задачи. Показано, что погрешность может быть меньше 1 % (чуть больше 3 ppm). Построены карты глобального распределения общего содержания углекислого газа, полученные на основе измерений ИКФС-2.
В работе также представлено распределение углекислого газа по всей поверхности Земли, полученное в результате измерений прибора ИКФС-2. Выполнено сопоставление полученных результатов с независимыми данными.