Ошибки СВЧ-радиометрического восстановления влагосодержания и водозапаса атмосферы, вызванные неучетом разрывной структуры кучевой облачности

В докладе исследуется влияние частичного или неравномерного заполнения поля зрения СВЧ радиометра водяными (жидкокапельными) облаками на точность решения обратной задачи восстановления интегральных параметров влаго- и водосодержания атмосферы по спектру ее яркостной температуры. Такой эффект имеет место ввиду нелинейности взаимосвязи яркостной температуры и водности облаков [1]. Приведены результаты вычислительных экспериментов для случая зондирования атмосферы с орбиты Земли при эффективных размерах полей зрения антенн от 5х5 до 60х60 км в зависимости от используемых частотных каналов, что соответствует современным спутниковым СВЧ радиометрам. Уточнены полученные авторами ранее в работах [2, 3] модельные оценки на величины ошибок восстанавливаемых параметров в зависимости от размеров поля зрения антенны радиометра, характеристик наблюдаемой облачности, включая особенности ее пространственного распределения и степень вертикального развития.
Для экспериментального подтверждения проведенных модельных расчетов использовались данные сеансов непрерывных наземных измерений спектра нисходящего излучения атмосферы в K-диапазоне, выполненных за 2019-2025 гг. с помощью стационарного радиометра-спектрометра P22M [4] на базе ФИРЭ РАН. При этом информация о вертикальных профилях скорости и направления ветра, полученная из реанализов ERA5 [5], позволила соотнести длины пространственных и временных интервалов измерений. Показано, что на временных интервалах около 16 минут и более, соответствующих пространственным с протяженностью более 10 км, неучет разрывной структуры облачности при решении обратной задачи (восстановление искомых параметров по усредненной яркостной температуре), может приводить к ошибкам определения средних по полю зрения величин влаго- и водозапаса на уровне 15% и более.