Двунаправленные коэффициенты спектральной яркости и альбедо подстилающей поверхности Сибирского региона по данным спектрорадиометра MODIS

Изучение характера влияния изменяющегося климата и антропогенных факторов на подстилающую поверхность (ПП) является сегодня одним из важных направлений исследований в области наук о Земле. Двунаправленный коэффициент спектральной яркости (ДКСЯ) и альбедо ПП, характеризующие перераспределение энергии солнечного излучения при его взаимодействии с ПП, являются критическими параметрами для этой проблемы.

В силу важности данных об альбедо ПП для решения широкого спектра задач - от глобального прогнозирования погоды и моделирования обменных циклов энергией, водой, углеродом в различных типах ПП до обработки данных спутниковых и наземных детекторов при измерениях характеристик тропосферного аэрозоля - научным сообществом сформулированы требования по частоте обновления и точности этих данных. Удовлетворение требований по ежемесячному режиму обновления данных по коротковолновому альбедо и по их абсолютной точности стимулировало развитие не только приборной базы исследования ПП из космоса, но и алгоритмов восстановления характеристик ПП. Одним из итогов совместной работы конструкторов и научных групп, развивавших алгоритмы, явилось создание 36-канального спектрорадиометра MODIS, технические параметры которого позволяют осуществлять восстановление альбедо с требуемой частотой и необходимой точностью.

Использование базовых алгоритмов (Institutional algorithms) для обработки данных MODIS, полученных в режиме прямого вещания (Direct Broadcast), позволило Центру космического мониторинга Алтайского госуниверситета в 2002 г. начать мониторинговые наблюдения ряда критических параметров системы «атмосфера + подстилающая поверхность Земли» Сибирского региона.

В данном докладе излагаются подходы и вычислительные технологии, используемые в Центре космического мониторинга при восстановлении характеристик ПП. Обсуждаются приближения, сделанные при восстановлении основных параметров атмосферы, последующего осуществления атмосферной коррекции, когда из показаний MODIS исключается вклад атмосферных процессов, восстановлении усредненных за 16-дневный период ДКСЯ, плоского и сферического альбедо с разрешением 1 км. Представлены данные по ДКСЯ и альбедо ПП Сибирского региона в первых семи каналах MODIS, а также в видимом (0,3-0,7 мкм), ближнем инфракрасном (0,7-5,0 мкм) и во всем коротковолновом (0,3-5,0 мкм) диапазонах длин волн.

Проведенные сопоставления данных по плоскому коротковолновому альбедо, полученных в настоящей работе с использованием вычислительных комплексов IMAPP и PGE 03, 11-13, 22, 23, с операционными данными НАСА для ряда зон региона и 13 типов ПП показали, что значимое различие имеется только для двух типов ПП – вечнозеленых хвойных лесов (0,003) и городских территорий (0,005).