Сравнение спутниковых и наземных методов измерения содержания атмосферного озона

Проанализированы измерения содержания озона, выполненные в 2009-2012 гг. в окрестностях Санкт-Петербурга с помощью спутниковых приборов OMI и MLS, а также наземных приборов - ИК Фурье-спектрометра (ИКФС) (Петергоф, СПбГУ), фильтрового озонометра М-124 и спектрофотометра Добсона (станция ГГО в п. Воейково).
Проведено сопоставление ансамблей наземных измерений общего содержания озона (ОСО) между собой, а также их сопоставление с данными OMI. Показано, что среднеквадратичное (СК) отклонение от среднего рассогласования для всех приборов составляет 2.5-4.5%, при этом приборы ИКФС и Добсон, измеряющие по прямому солнцу, лучше согласуются с OMI, чем М-124, измеряющий также и рассеянное в зенит солнечное излучение. При сопоставлении измерений ОСО прибором М-124 и прибором OMI (850 дней измерений) обнаружен сезонный ход рассогласования между двумя сериями измерений с амплитудой 1.5%. Осенью и зимой наземный прибор занижает данные по ОСО по сравнению со спутниковым прибором; весной и летом, наоборот, завышает. Также выявлено, что прибор ИКФС систематически завышает данные по ОСО по сравнению с результатами измерений другими приборами от 1.4% (Добсон) до 3.4% (OMI).
На основании измерений ИКФС получены данные по содержанию тропосферного (ТСО) и стратосферного (ССО) озона. Данные по ССО сопоставлены с измерениями MLS, показано, что расхождение данных в большинстве случаев не превышает 10%. СК отклонение от среднего рассогласования для двух приборов в указанный период измерений (181 день) составляет 5%. Систематическое расхождение данных ССО (завышение ИКФС порядка 3%) наблюдается только в зимнее время. Естественная изменчивость ССО при этом составляет 15%. Показано, что при сопоставлении результатов измерений содержания озона в двух стратосферных слоях (9-20 км и 20-55 км) не наблюдается систематических различий в данных двух приборов. В слое 20-55 км СК рассогласование составляет порядка 6% (при естественной изменчивости – 10%), в слое 9-20 км – около 13% (при изменчивости в 30%).
Учитывая пространственно-временное рассогласование независимых ансамблей измерений, анализ СК расхождений между наземными и спутниковыми данными, прибор ИКФС (СПбГУ), может быть рекомендован для валидации спутниковых измерений содержания озона.
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке ФЦП "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" (госконтракт №16.740.11.0048 от 31.08.2010), НИР СПбГУ № 11.31.547.2010 и 11.37.28.2011, грантов РФФИ 12-05-00596 и 12-05-00445-а.