Радиометрическая коррекция и калибровка китайского радиометра MERSI-LL/FY-3E

В работе рассматриваются задачи относительной и абсолютной радиометрической калибровки тепловых инфракрасных каналов спектрорадиометра FY-3E/MERSI-LL с центральными волновыми числами 10.8 и 12.0 микрометров и построение алгоритма расчета температуры поверхности океана. Была проанализирована структура битового потока, принимаемого спутниковой антенной после распаковки данных, описание которого Китайская метеорологическая администрация не предоставляет. Были выделены поля данных и необходимой телеметрии. Деассемблирование китайской программы первичной обработки данных позволило найти требуемые измерения бортовых приборов и получить следующие результаты.
Выявлены следующие основные дефекты радиометра. Показания сорока датчиков каждого канала, обеспечивающих полосу сканирования, не выровнены друг относительно друга. Датчики деградируют со временем. Стороны вращающегося двухстороннего зеркала, отражение излучения от которых попадает на датчик при сканировании, имеют разные коэффициенты отражения. Отражающее покрытие зеркал неоднородное, поэтому коэффициенты отражения конкретной стороной зеркала разные для каждого датчика. Сканируемые мишени (поверхность планеты, космос, черное тело и солнце) не лежат в одной плоскости сканирования. Поэтому конкретный датчик получает отражение от каждой мишени со своим коэффициентом отражения.
Были рассчитаны параметры выравнивания показаний каждого из 40-ка датчиков спектрорадиометра FY-3E/MERSI-LL для приведения их к одинаковой функции отклика. Подобрана функция для корректировки отсчетов сканирования земной поверхности при переходе линии сканирования со 2-й стороны сканирующего зеркала на 1-ю из-за разной отражательной способности сторон зеркала. Построены функций коррекции принятого сигнала на неоднородность коэффициента отражения зеркалом излучения, попадающего в каждый датчик. Неопределенность коэффициентов отражений сведена к поиску одного параметра, характеризующего поправку к температуре черного тела, которое сканируется радиометром на борту спутника. Созданы процедуры для проведения абсолютной радиометрической калибровки по технологии NOAA/NESDIS. Получены центральные волновые числа каналов и рассчитаны коэффициенты для аппроксимации функции Планка из-за широкой функции спектральной чувствительности каналов. Получены предварительные результаты абсолютной калибровки каналов 10.8 и 12 мкм и оценена точность рассчитываемой температуры поверхности океана.
Научная составляющая работы выполнена в рамках Госзадания ИАПУ ДВО РАН тема № FWFW-2021-0004, а технологическая составляющая – в рамках программы Минобрнауки «Программа стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».