Расчет аэрозольной оптической толщины над морской поверхностью по данным прибора МСУ-МР спутника «Метеор-М» №2 с использованием справочной таблицы

Аэрозоли играют важную роль в формировании регионального и глобального климата за счет взаимодействия с солнечным излучением и облачностью. Для лучшего понимания свойств аэрозоля активно разрабатываются системы регулярных долгосрочных измерений аэрозольной оптической толщины (далее – АОТ) во всех континентальных регионах планеты. Помимо этого, АОТ необходима для проведения атмосферной коррекции спутниковых данных, например коротковолновых каналов многозонального сканирующего устройства малого разрешения (МСУ-МР), установленного на КА серии «Метеор-М» (Кучма, Блощинский, 2019; Kuchma, Bloshchinskiy, 2020).
В настоящей работе впервые для прибора МСУ-МР космического аппарата «Метеор-М» №2 представлен способ расчета аэрозольной оптической толщины над морской поверхностью на длине волны 550 нм. Данный способ основывается на использовании справочной таблицы (LUT). С использованием модели переноса излучения в атмосфере Second Simulation of a Satellite Signal in the Solar Spectrum (6S), в первую очередь, были рассчитаны коэффициенты спектральной яркости чистой водной поверхности для каналов № 2 и № 3 прибора МСУ-МР с центральными длинами волн 0.9 и 1.6 мкм. Основываясь на этих данных, была сгенерирована LUT, содержащая значения солнечного и спутникового зенитных углов, относительного азимутального угла, содержания озона и водяного пара в столбе атмосферы, а также значения аэрозольной оптической толщины на длине волны 550 нм. Справочные значения, записанные в LUT, используются далее для поиска значения АОТ с привлечением реальных спутниковых данных. Стоит отметить, что для коротковолновых каналов № 2 и № 3 прибора МСУ-МР проводилась коррекция коэффициента зеркального отражения солнечного света от поверхности океана, влияющего на регистрируемое прибором излучение. Данные об озоне и водяном паре в данной работе брались из прогностической модели GFS. Безоблачные пиксели определялись по маске облачности (Андреев и др., 2019), а в зимний период дополнительно использовалась маска ледяного покрова (Кучма и др., 2021).
Валидация полученного продукта проводилась по островным станциям и корабельным измерениям сети AERONET за период с 2014-2017 гг. Среднеквадратичная ошибка составила 0.107, коэффициент корреляции Пирсона – 82.89%. Результаты валидации показали, что разработанный метод определения АОТ по данным МСУ-МР не уступает по точности зарубежным алгоритмам по данным приборов VIIRS и AVHRR. Таким образом, по результатам проведенной валидации можно считать, что разработанный алгоритм может быть применен для расчета параметра АОТ на длине волны 550 нм по данным прибора МСУ-МР.