Микроволновое зондирование Земли радиометром МТВЗА-ГЯ со спутников серии "Метеор-М": результаты за 15 лет (2009-2024)

Измерения из космоса излучения Земли в микроволновом диапазоне длин волн служат источником ежедневной глобальной количественной информации о ключевых климатических параметрах. Многоканальный сканирующий микроволновый радиометр МТВЗА-ГЯ (Модуль температурно-влажностного зондирования атмосферы, ГЯ — в память о Геннадии Яковлевиче Гуськове (1918–2002)) входит в состав научных приборов спутников гидрометеорологического обеспечения серии “Метеор-М”, первый из которых “Метеор-М” №1 был выведен на солнечно-синхронную орбиту высотой 830 км 17 сентября 2009 года. Даты последующих запусков: “Метеор-М” №2 — 8 июля 2014 года, “Метеор-М” №2-1 — 28 ноября 2017 года (аварийный), “Метеор-М” №2-2 — 5 июля 2019 года, “Метеор-М” № 2-3 — 27 июня 2023 года (данные поступают в ограниченном объёме) и “Метеор-М” № 2-4 — 29 февраля 2024 года. МТВЗА-ГЯ сканирует Землю по конусу под углом падения 65, ширина полосы обзора от 1500 до 2500 км. Уходящее излучение Земли принимается в диапазоне частот от 6,9 до 183,3 ГГц. Количество частотных каналов менялось от 20 (“Метеор-М” №1) до 40 “Метеор-М” №2-4). Частоты каналов расположены в окнах прозрачности атмосферы (некоторые из них ранее не применялись для дистанционного зондирования Земли) и в областях резонансного поглощения в кислороде и в водяном паре. что позволяет восстанавливать как интегральные параметры (содержание водяного пара в атмосфере и воды в облаках), так и вертикальные профили температуры и влажности воздуха. Калибровка принятых сигналов радиометра (антенных температур) выполнялась по сигналам внутреннего источника с известной температурой и реликтового космического излучения, а также по излучению тестовых участков Земли с различной яркостной температурой, которая находилась путем интегрирования уравнения переноса излучения в системе поверхность-атмосфера при заданных (известных) гидрометеорологических параметрах. Стабильность работы радиометра в космосе оценивалась путем сравнения временных рядов усреднённых яркостных температур тестовых участков, найденных по данным МТВЗА-ГЯ, c данными AMSR2. Несмотря на существенно более низкое пространственное разрешение МТВЗА-ГЯ по сравнению с разрешением радиометров AMSR2 и GMI, погрешности калибровки и пропуски в измерениях, данные МТВЗА-ГЯ были важным дополнительным или основным источником сведений при изучении морских погодных систем, включая тропические и внетропические циклоны, атмосферные реки Южного океана, внезапные стратосферные потепления в Северном и Южном полушариях, а также при оценке температуры подстилающей поверхности и влажности атмосферы в различных климатических зонах, характеристик поверхности, подповерхностных слоёв и атмосферы Гренландии и Антарктиды, морского льда и др. В докладе приведены результаты исследований, представленные на ведущих международных и российских конференциях и симпозиумах, и результаты обработки наблюдений со спутников “Метеор-М” №2-3 и №2-4, полученные в 2024 году. Работа выполнена при поддержке госбюджетной темы (регистрационный номер 124022100080-0). Автор благодарит сотрудников АО “Российские космические системы” за постоянную поддержку работы и предоставление данных МТВЗА-ГЯ и Японское аэрокосмическое агентство JAXA за предоставление данных радиометров AMSR2 и GMI.