Анализ данных спутниковых измерений для оценки вертикальных потоков малых газовых составляющих

Работа посвящена вопросу возможности использования данных спутникового мониторинга концентрации парниковых газов в атмосфере Земли для выполнения оценок их баланса для выделенных территорий. В самом общем случае, уравнение баланса содержит несколько ключевых составляющих: внешний приток вещества в выделенную область, отток из нее, эмиссия вещества внутри области и его поглощение. Разница последних двух компонент представляет наибольший интерес в задачах оценки выбросов парниковых газов внутри интересующих регионов. Ее нахождение невозможно без оценок величин горизонтального переноса, определяющих соотношение первых двух компонент уравнения баланса. Эта задача может быть решена при наличии данных спутникового зондирования, которые должны удовлетворять ряду требований. Среди них – максимальная площадь покрытия, высокая периодичность наблюдений, высокое пространственное разрешение, однородность, а также оценка качества предоставляемых данных. Рассмотрению указанных параметров, а также исследованию возможности использования данных современных спутниковых систем оценки газового состава атмосферы для решения описанной задачи и посвящена содержательная часть доклада.
Для анализа использовались данные, поступающих в настоящее время с приборов: ACE-FTS, OCO-2, TANSO-FTS, MOPITT, TROPOMI, MLS и OMPS. Анализ проводился в отношении малых газовых составляющих, являющихся, во-первых, парниковыми газами, во-вторых, имеющих как природные источники возникновения, так и являющиеся результатом производственной деятельности человека. В это число вошли: CO2, CH4, SO2 и N2O. Также в это число был включен оксид азота CO.Исследования показали, что по выдвинутым критериям, наибольший потенциал для решения основной задачи проводимых исследований имеют данные, поступающие с прибора TROPOMI. При этом отсутствие заявленных данных по малым газовым составляющим CO2 и N2O, малое покрытие для CH4 и неоднородность данных по диоксиду серы, не позволяют в настоящее время использовать данные этого инструмента для решения задачи восстановления вертикальных потоков парниковых газов.
В качестве выхода из сложившейся ситуации, авторами предложено апробировать технологию оценки на результатах измерений усредненной по вертикальному столбу атмосферы концентрации оксида углерода, проводимых прибором TROPOMI.
Помимо этого, в докладе затронуты вопросы повышения площади покрытия результатами измерений за счет известных алгоритмов обработки изображений (в частности, методом контекстного заполнения), а также синтеза карт распределения концентраций интересующего газа за счет выявления корреляционных связей между ними и доступными на момент измерений физико-химическими параметрами атмосферы (с использованием нейронных сетей).

Работа выполнена при поддержке темы «Эмиссия» (гос. регистрация №122101700045-7).