Характеристики перистой облачности в районе расположения станции лидарного зондирования ЛОЗА-М3 по данным спутникового мониторинга за период 2000-2025 гг

В настоящее время перистые облака являются объектом активного исследования наземными, самолетными и космическими инструментами, что позволяет получать информацию с различным пространственным и временным разрешением. Существующие методы дистанционного зондирования можно разделить на активные и пассивные. Изначально оптические характеристики перистых облаков изучались согласно второму подходу с использованием радиометров, которые дают возможность получать зависимости рассеянного излучения от направления рассеяния и длины волны. Однако пассивные методы зондирования не позволяют получить вертикальный профиль микрофизических и оптических характеристик, необходимых для построения численных моделей радиационного баланса Земли. Этот недостаток может быть преодолен использованием таких активных инструментов, как лидары. В мире существует несколько сетей лазерного зондирования атмосферы, основным объектом исследования которых является аэрозоль. Изучением характеристик непосредственно перистых облаков занимается небольшое количество научных центров, включая коллективы из Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН [1] и Национального исследовательского Томского государственного университета [2]. Основным недостатком наземных лидаров является их географическая локализация, что не позволяет следить за изменениями в глобальном масштабе. Поэтому настоящим прорывом стал эксперимент по лазерному зондированию Земли из космоса LITE (Lidar In-Space Technology Experiment), проведенный NASA в 1994 году. Затем последовал еще ряд удачных спутниковых миссий, наиболее известной из которых является CALIPSO с установленным лидаром CALIOP (Сloud-Aerosol Lidar with Orthogonal Polarization), успешно проработавшим на орбите в составе группировки A-Train с 2006 по 2023 год [3]. На данный момент спутниковые лидары представлены в единичных экземплярах, что наряду с узкой полосой сканирования по-прежнему не дает возможность осуществлять оперативный мониторинг вертикального строения атмосферы в глобальном масштабе. Поэтому сегодня остро стоит проблема корректной интерпретации лидарных данных и их использования для валидации и улучшения алгоритмов обработки результатов пассивного зондирования.
В докладе представлены результаты спутникового мониторинга перистых облаков в районе расположения лидарной станции ЛОЗА-М3 Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН в г. Томске по данным сенсора MODIS за период 2000-2025 гг в дневное время суток. Кроме повторяемости, рассматриваются следующие характеристики облачности: оптическая толщина, эффективный радиус частиц, водозапас, высота верхней границы, а также давление и температура на ней, коэффициенты излучения и отражения, фазовый состав. Обсуждаются различные статистические показатели, на основе сформированного набора наблюдений перистых облаков. На их основе предлагаются рекомендации по выбору наиболее оптимальных условий для выполнения экспериментов по наземному лазерному зондированию. Полученные результаты будут использоваться при начальной параметризации оптической модели перистых облаков, необходимой для разработки космического лидара, планируемого к установке на будущей Российской орбитальной станции.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 25-77-10053, https://rscf.ru/project/ 25-77-10053/.