Оценка дрейфа качества орбитальных наблюдений и применение методов коррекции к долговременным рядам на примере измерений общего содержания метана с помощью прибора AIRS

Работа посвящена валидации спутникового продукта AIRS version 6 (Atmospheric InfraRed Sounder, версия данных 6 или v6) по двенадцати наземным станциям мониторинговой сети Network for the Detection of Atmospheric Composition Change (NDACC), период с 2003 г. по 2022 г. Используются данные об общем содержании метана, полученные непосредственно прибором AIRS (вид данных IR-AIRS Only, infrared- только прибор AIRS). Целью являлась разработка универсальной методики коррекции орбитальных данных, улучшающей характеристики соответствия орбитальных данных наземным и увеличивающей точность оценок трендов состава и параметров атмосферы.
Установлен статистически значимый тренд («дрейф») разности между спутниковыми и наземными данными измерений (тренд невязки) общего содержания (ОС) метана, имеющий отрицательное значение для всех наземных пунктов. Установленный эффект свидетельствует о наличии дрейфа параметров спутникового спектрометра.
С использованием синхронизированных измерительных рядов измерений AIRS v6 и всех статистически обеспеченных данными 12-ти станций, рассчитана средняя величина дрейфа невязки ОС метана, равная 1,72E+14 молек/см2 в день. Затем была реализована динамическая коррекция спутниковых данных с применением этого полученного среднего коэффициента.
Проведено постанционное сравнение параметров корреляции среднедневных значений ОС метана и оценок трендов для орбитального прибора AIRS и наземных спектрометров NDACC до и после коррекции. Установлено, что применение динамической коррекции к орбитальным данным AIRS привело к значительному улучшению соответствия обоих параметров.
Так, оценки трендов ОС метана, рассчитанные на основе исходного орбитального ряда, оказались систематически ниже в (среднем в ~1,5 раза) по сравнению с оценками, полученными с использованием наземных данных. После применения динамической коррекции, значения «спутниковых» и «наземных» трендов в большинстве пунктов измерений значительно сблизились. Средний по 12-ти пунктам тренд ОС метана для периода 2003 ̶ 2022 гг. после коррекции по данным спутниковых измерений составил 0,45±0,03 %/год, что хорошо соотносится с наземными оценками (0,43±0,02 %/год).
Разработанная методика сопоставления и коррекции орбитальных данных применима к любым спутниковым долговременным наблюдениям.
Исследование выполнено при поддержке Российского Научного фонда, проект № 20-17-00200.