Войти на сайт
МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЕЖЕГОДНЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ
"СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)

Девятнадцатая международная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА (Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)»

XIX.D.44

Сравнение моделей поглощения атмосферного воздуха в микроволновом диапазоне на основе длительного ряда наблюдений RPG-HATPRO и аэрологических зондов.

Беликович М.В. (1), Макаров Д.С. (1), Куликов М.Ю. (1), Серов Е.А. (1), Фейгин А.М. (1)
(1) Институт прикладной физики РАН, , Нижний Новгород, Россия
Данная работа есть продолжение проведенных ранее исследований, опубликованных в статье [1]. Спектроскопическая ошибка является важной составляющей в общем бюджете ошибок микроволновых измерений в тропосфере. Несмотря на то, что поглощение воздуха в микроволновом диапазоне исследовалось с начала XX века, современные модели не удовлетворяют точностям, необходимым в дистанционном зондировании. Например, в работе [2], где исследовалась неопределенность спектроскопических параметров поглощения кислорода, было показано, что суммарная спектроскопическая ошибка имеет сильную частотную зависимость и может достигать 3 К на частотах 51-52ГГц.
С конца 2013 года в ИПФ РАН проводятся круглосуточные наблюдения посредством микроволнового наземного пассивного спектрорадиометра RPG-HATPRO-G3 (Radiometer Physics GMBH), в результате которых был получен длинный ряд измеренных яркостных температур в диапазонах частот 22-32ГГц и 51-60ГГц. В работе предлагается оценивать соответствие моделей атмосферного поглощения наблюдаемым яркостным температурам. Для этой цели по результатам аэрологического зондирования (профилям температуры, давления и влажности) вычисляются яркостные температуры. Для результатов симуляций из длительного ряда наблюдений выбираются соответствующие им (6 минут до и после пуска зонда) временные промежутки, по которым затем производится усреднение. Поскольку учет влияния облачности в симуляциях затруднен ввиду отсутствия данных о структуре облачности на луче прибора, рассмотрение ограничено случаями ясного неба. Эти случаи надежно выделяются по показаниям микроволнового прибора, используя восстановленные значения интегрированной жидкой воды (ДЦЗ) в атмосфере и среднеквадратичное отклонение в канале 31.4ГГц.
Особое внимание уделено оценке влияния возможных факторов на разность между симулированными и измеренными данными. Проведен тщательный анализ бюджета ошибок. В частности, применяя сингулярное разложение, показано, что полученная разность не может быть вызвана исключительно систематической разницей между показаниями радиозондов и состоянием атмосферы на луче прибора.
В оценке соответствия моделей используются как результаты наблюдения в зенит, так и сканирования по углу возвышения. Однако, ввиду невозможности контролировать наличие облачности на углах, отличных от зенитного, результаты сканирования искажены и носят вспомогательный характер. Их поведение согласуется с соответствующими оценками в рамках симуляций.
В работе сравниваются три различных варианта модели MPM (Microwave Propagation Model) и модель ECS [3]. Последняя демонстрирует наилучшее соответствие с результатами наблюдений.
Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 18-72-10113.

Ключевые слова: Микроволновое зондирование, тропосфера, атмосферное поглощение, спектроскопия
Литература:
  1. Belikovich, M.V.; Kulikov, M.Y.; Makarov, D.S.; Skalyga, N.K.; Ryskin, V.G.; Shvetsov, A.A.; Krasil’nikov, A.A.; Dementyeva, S.O.; Serov, E.A.; Feigin, A.M. Long-Term Observations of Microwave Brightness Temperatures over a Metropolitan Area: Comparison of Radiometric Data and Spectra Simulated with the Use of Radiosonde Measurements. Remote Sens. 2021, 13, 2061. https://doi.org/10.3390/rs13112061
  2. Cimini D., Rosenkranz P. W., Tretyakov M. Y. et al. Uncertainty of atmospheric microwave absorption model: impact on ground-based radiometer simulations and retrievals // Atmospheric Chemistry and Physics. — 2018. — Vol. 18, no. 20. — Pp. 15231–15259. https://acp.copernicus.org/articles/18/15231/2018/
  3. D.S. Makarov, M.Yu.Tretyakov, C.Boulet,Line mixing in the 60-GHz atmospheric oxygen band: Comparison of the MPM and ECS model, Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, 124 (2013), 1–10, http://dx.doi.org/10.1016/j.jqsrt.2013.02.019

Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов

151