Комплексный подход к дистанционному зондированию из космоса вертикальных профилей концентраций атомарного кислорода, озона и воды в мезосфере и нижней термосфере на основе самосогласованной фотохимической модели

Вертикальные профили ряда компонент (O(3P), O3, водяной пар), которые важны для моделирования атмосферных процессов, прямо не измеряются, а косвенно восстанавливаются с помощью различных методик. Однако в атмосфере наблюдается ряд эмиссий с возбужденных уровней этих же компонент: полоса 6,3 мкм H2O(010), различные полосы продуктов фотодиссоциации озона и молекулярного кислорода (О2(b1,v), O2(a1,v)), а также линия 630 нм возбужденных атомов O(1D). Часть этих эмиссий (особенно с колебательного уровня v=0) сильно поглощаются в атмосфере, поэтому их трудно регистрировать с Земли. Однако для электронно-колебательно возбужденных молекул с v>0 поглощение слабое, и их эмиссии могут быть легко зафиксированы как с поверхности Земли, так и со спутниковых аппаратов.
Модель фотодиссоциации озона и молекулярного кислорода, разработанная нами, позволяет решить прямую задачу (расчет высотных профилей концентраций электронно-колебательных молекул кислорода О2(b1,v=0-2) и O2(a1,v=0-5), а также возбужденного атома O(1D)) и обратную задачу восстановления вертикального профиля малых атмосферных компонент (O(3P), O3) по наблюдаемым эмиссиям возбужденных продуктов. Все компоненты, входящие в модель, тесно взаимосвязаны не только между собой, но и с содержанием водяного пара в атмосфере и позволяют на основе отдельных измерений восстановить полную картину процессов, происходящих в средней атмосфере и нижней термосфере. При одновременном измерении различных эмиссий точность восстановления O(3P), O3, H2O существенно повышается. Поэтому необходим комплексный, достаточно дешевый эксперимент типа TIMED-SABER по измерению интегральной интенсивности эмиссий в фиксированных электронно-колебательных переходах в видимой и ближней ИК области спектра (0,25-7,0 мкм), который не требует сложной спектральной аппаратуры. Достаточно иметь 12-15 различных каналов, часть которых будет использоваться для градуировки измерений.