Алгоритмы восстановления влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков над Арктическим океаном по данным SSM/I и AMSR-E радиометров

Содержание воды в атмосфере – в парообразной, жидкой и кристаллической фазах – оказывает огромное влияние на климат Земли в целом и Арктики, в частности. Влагозапас атмосферы Q и водозапас облаков W, характеризующие содержание водяного пара в толще атмосферы,и содержание жидкокапельной влаги в облаках, соответственно, – являются одними их важнейших интегральных параметров энергетического и гидрологического циклов Земли.

Эти параметры могут быть оценены по измерениям уходящего микроволнового излучения системы океан-атмосфера спутниковыми радиометрами, такими как Special Sensor Microwave/Imager (SSM/I) на борту спутников серии Defense Meteorological Satellite Program (DMSP) и Advance Microwave Scanning Radiometer – Earth Observing System (AMSR-E) на борту спутника Aqua. Разработка эффективных региональных (полярных) алгоритмов оценки интегральных параметров атмосферы по микроволновым измерениям, обладающих высокой точностью в условиях облачности, является актуальной задачей, решение которой необходимо как для исследования полярных погодных систем, так и для изучения климата Арктики.

В работе представлены полярные алгоритмы определения Q и W по данным радиометров SSM/I и AMSR-E. Алгоритмы разработаны на основании численного моделирования. Значения радиояркостных температур получены путем численного интегрирования уравнения переноса излучения в системе океан - атмосфера без осадков с использованием гидрометорологических данных для полярных районов. В качестве обратной функции использованы Нейронные Сети (НС). Настройка алгоритмов осуществлена путем построения полей водозапаса облаков и направленной (базирующейся на численном моделировании) коррекции измеренных радиояркостных температур, для устранения областей с отрицательными значениями водозапаса.

Валидация разработанных алгоритмов проведена путем сопоставления восстановленных значений влагосодержания атмосферы с данными радиозондирования, полученными на норвежских станциях Jan Mayen и Bjornoya в летние и зимние месяцы. Пространственно-временное совмещение и сравнение спутниковых и аэрологических измерений Q осуществлено с привлечением результатов анализа полей параметров и временного развития погодных систем в районе указанных станций.