Алгоритм расчетов при обработке данных наблюдений уходящей коротковолновой радиации с ИСЗ "Метеор-М" №1

ИСЗ "Метеор-М" №1 выведен на орбиту 16 сентября 2009 г. в составе аппаратуры гелиогеофизического аппаратурного комплекса (ГГАК-М) работает радиометр
"ИКОР-М". Уже сообщалось о предварительных результатах обработки измерений уходящей коротковолновой радиации (УКР) на верхней границе атмосферы (ВГА),
получении величин альбедо и поглощённой радиации на ячейках сетки 5º×5º. Разработано и зарегистрировано Роспатентом установленным порядком три
программы вычислений. Радиометр работает в штатном режиме, без сбоев, получены огромные массивы информации (отсчёты УКР производятся с частотой
1/с). Отлажена программа получения величин УКР, альбедо и поглощённой радиации на сетке 2,5º×2,5º в геоцентрических координатах. Здесь же мы
касаемся вопросов об алгоритмах, на основе которых строились программы обработок. В результате первичной обработки получаются данные о мгновенных
величинах УКР, альбедо, поглощённой радиации на момент измерения. Однако климатологическое значение имеют среднесуточные и среднемесячные данные.
Альбедо практически всех сцен имеют большую зависимость от величины зенитного угла Солнца (ЗУС). Измерение производится при конкретном значении
ЗУС, а над любой площадкой в течение суток (от восхода до захода Солнца) величина ЗУС изменяется в широких пределах. Нами разработана методика учёта
этого "суточного фактора" и получения среднесуточного значения альбедо (Ю.А. Скляров и др. Исследование Земли из космоса. 2005, №3 с.13-21).
Дополнительно эта же проблема рассмотрена нами применительно к высоким широтам (Ю.А. Скляров и др. Известия Саратовского университета. 2009, Том 9.
Сер. Науки о Земле. Вып. 1). Все особенности использованы в программе вычислений среднесуточных величин.
Что касается среднемесячных. Здесь мы использовали свойство гелиосинхронного ИСЗ. В сутках не укладывается целого числа витков, поэтому первый виток
новых суток начинается либо раньше, либо позже завершения суток. Это приводит к сдвигу витков так, что через несколько дней второй виток
оказывается на месте первого и т.д. Для ИСЗ "Метеор-М" №1 этот период равен 4,67 суток, так что при осреднении наблюдений за месяц угловое расстояние
между витками (27,3°) покрывается 5,4 раза. В качестве среднего учитывается средний результат секундных отсчётов, центры полей зрения которых попадают в
данную ячейку (количество их подсчитывает машина). И таким образом втоматически учитывается месячный ход склонения Солнца и изменений расстояния Земля-Солнце.
Иное дело - получение среднемесячных значений поглощённой радиации. В эту задачу естественно входит задача получения среднемесячных величин альбедо, которая отражает суммарное влияние всех относящихся к делу переменных. Если получена среднемесячная величина альбедо α, то поглощённая радиация на ту же ячейку равна Еп = Е(1-α), где Е - радиация на горизонтальную поверхность на ВГА. Эта последняя получается из известного выражения М. Миланковича Е =(ЕоТо/r²π)(ts•sinφ•sinδ+cosφ•cosδ•sints). Здесь Ео - солнечная постоянная, То - продолжительность суток в секундах, r - текущее расстояние Земля-Солнце (в астрономических единицах), φ - широта ячейки, δ - склонение Солнца, ts - часовой угол Солнца в момент восхода или захода (в радианах). Эта формула даёт суточную сумму приходящей радиации (Дж/м²). Для получения приходящей радиации её надо разделить на То. Получим среднюю мощность приходящей радиации (Вт/м²) на данную горизонтальную поверхность, по определению это среднесуточная величина. Умножая её на множитель (1-αсут), поучим плотность потока приходящей радиации за сутки. Для получения среднемесячной радиации мы нашли, как нам кажется, единственно правильное решение. Из формулы
Миланковича следует, что инсоляцию данной площадки на ВГА определяют только три параметра: солнечная постоянная Е0, расстояние Земля - Солнце r (в а.е.)
и величина склонения Солнца δ (ts является зависимой от δ). При этом δ в некоторые месяцы изменяется до 10° и более (например, вблизи дней
равноденствий). После ряда проб, мы остановились на таком варианте. Считаем суточные величины для каждого дня месяца при реальных значения r и δ (отклонение от среднего в пределах суток уже не даёт заметного изменения потока). Затем общая сумма суточных потоков, делённая на количество дней в
месяце, даёт очень близкие к истинным значения среднемесячных величин.
Эти и другие соображения были учтены при отладке программы счёта. В докладе будут сообщены подробности.