Расчет аэрозольной оптической толщины над сушей по данным прибора МСУ-ГС космического аппарата Электро-Л № 3

Аэрозольная оптическая толщина (АОТ) является ключевым параметром для мониторинга качества воздуха, оценки климатических изменений и используется для атмосферной коррекции спутниковых данных, что делает её расчёт актуальным для экологических и метеорологических исследований. Расчёт АОТ над сушей по данным прибора МСУ-ГС спутника Электро-Л №3 осложнен отсутствием коротковолнового ИК-канала в диапазоне длин волн 2.1-2.4 мкм. По этой причине в работе предложен метод на основе использования пар значений коэффициента спектральной яркости (КСЯ), а именно, текущего значения КСЯ (ТКСЯ) и минимального значения КСЯ (МКСЯ) за определённый предыдущий период времени. Подобный метод используется для приборов AVHRR и SEVIRI при расчете АОТ над сушей (Hauser et al., 2005; Jolivet et al., 2008). В настоящей работе для получения МКСЯ, по аналогии с методикой для прибора SEVIRI, анализируются сроки съемки прибора МСУ-ГС за предшествующие 15 дней. Каждый пиксель при этом определяется как 7-й перцентиль минимальных значений КСЯ после упрощённой атмосферной коррекции, в которой учитывается рэлеевское рассеяние, коэффициент пропускания водяного пара, озона и других газов, а также тип аэрозоля (континентальный, морской, песчаный). Параметры для атмосферной коррекции рассчитываются с помощью аналитических формул, полученных эмпирическим путем при решении обратной задачи с применением модели переноса излучения в атмосфере 6S. Для расчета непосредственно АОТ было решено использовать решение прямой задачи. Для этого, в том числе, использовалась библиотека Amazon AutoGluon (Erickson et al., 2020). В результате проведенных экспериментов для расчета АОТ был выбран метод ансамблевого взвешенного расчета, при котором путем учета результатов из трех моделей – Extra-Trees Regressor, NeuralNetFastAI и CatBoostRegressor, определяется результирующее значение. В качестве эталона при проведении обучения и валидации использовались данные АОТ по информации наземной сети AERONET в период с марта по август 2025 года. Результаты проведенной оценки точности показали, что разработанный алгоритм не уступает зарубежным аналогам, которые также основаны на принципе использования МКСЯ. В частности, для алгоритма расчета АОТ по данным AVHRR коэффициент корреляции составил 70.0% (Hauser et al., 2005), а для настоящего алгоритма – 76.5%. Метод предназначен для оперативного мониторинга АОТ в климатических и экологических задачах. Дальнейшие работы по улучшению алгоритма включают валидацию на большем временном периоде, интеграцию в системы обработки спутниковых данных, а также адаптацию для других российских спутников.