Войти на сайт
МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЕЖЕГОДНЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ
"СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)
Будущая конференция
Архив конференций
2024 2023 2022 2021 2020 2019 2018 2017 2016 2015 2014 2013 2012 2011 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003
Личный кабинет
Зарегистрироваться на сайте Войти на сайт Забыли пароль?
Электронный сборник статей
«Информационные технологии в дистанционном зондировании Земли - RORSE 2018»
Журнал
«Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Дополнительная информация
Контакты Полезная информация
Подписка/отписка
на рассылку новостей
Ваш e-mail:

Двадцать третья международная конференция "СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"

XXIII.D.449

Оценка точности измерения содержания парниковых газов в атмосфере Земли орбитальным спектрометром высокого разрешения Дриада

Назарова А.В. (1), Федорова А.А. (1), Жарикова М.С. (1), Трохимовский А.Ю. (1), Патракеев А.В. (1), Кораблев О.И. (1)
(1) Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Спектрометр высокого разрешения «Дриада», планирующийся для установки на Международной Космической станции (МКС) предназначен для измерения таких парниковых газов как СО2 и CH4 в ближнем ИК диапазоне от 1.4 до 1.65 мкм. Регистрация поглощения СО2 будет производиться в полосах 1,58 и 1,6 мкм, а СН4 — в полосе 1,64 мкм. Выбор диапазона основан на опыте предыдущий космических экспериментов, осуществлявших измерение концентрации парниковых газов, такие, как: GOSAT (англ. Greenhouse Gases Observing Satellite) (Kasuya et al., 2009), OCO-2 (англ. Orbiting Carbon Observatory 2) (Crisp, 2015), TanSat (Wang et al., 2014). Прототипом спектрометра послужил (РУчной Спектральный АнаЛизатор Компонентов Атмосферы) РУСАЛКА, работавший на МКС в 2009-2011 годах (Кораблев и др., 2011). Современные модели требуют для экспериментов дистанционного зондирования высокую точность измерений содержания. В случае парниковых газов лучше чем 0.5%. Для обеспеспечения точности измерений к спектрометру предъявляются определенные требования по разрешению и отношению сигнала к шуму. Для прибора «Дриада» необходимая разрешающая сила оценивалась как не менее 20000 в основных спектральных каналах, обеспечивающих измерение СО2 и СН4 (Трохимовский и др., 2022).
Для исследования чувствительности эксперимента «Дриада» с орбиты Земли нами была была создана модель переноса излучения на базе полинейного расчета в ближнем инфракрасном диапазоне с учетом рассеяния света в атмосфере. В качестве спектроскопической информации использовалась база данных HITRAN2020 (Gordon et al., 2021), а также континуум водяного пара модели MT_CKD_H2O (Mlawer et al., 2023). Ключевую роль в расчетах играет альбедо поверхности Земли. В модели использовались атлас VIS/NIR BRDF поверхности Земли для RTTOV-11 (Vidot and Borbas, 2014) и база HAMSTER, набор данных гиперспектральных карт альбедо с высоким пространственным и временным разрешением (Roccetti et al., 2024). В качестве атмосферных профилей использовались 200 тренировочных профилей ECMWF CAMS на 137 уровнях атмосферы до ~75 км над уровнем моря (0,02 гПа) в период с марта 2024 по февраль 2025 года. (Turner E., 2025). В работе представлены вариации чувствительности эксперимента в зависимости от разрешающей силы и соотношения «сигнал-шум».

Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 25-27-00338.

Ключевые слова: атмосфера, спектрометр высокого разрешения, парниковые газы, спектроскопия
Литература:
  1. Кораблев О. И. и др. Прибор "РУСАЛКА" для измерения содержания углекислого газа и метана в атмосфере с борта Международной космической станции //Оптический журнал. – 2011. – Т. 78. – №. 5. – С. 44-58.
  2. Трохимовский А. Ю. и др. Инфракрасный канал научной аппаратуры «Дриада» для измерения содержания парниковых газов из космоса //Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. – 2022. – Т. 19. – №. 6.
  3. Anderson G. P. et al. AFGL atmospheric constituent profiles (0.120 km) – 1986.
  4. Chédin A. et al. The feasibility of monitoring CO2 from high‐resolution infrared sounders //Journal of Geophysical Research: Atmospheres. – 2003. – Т. 108. – №. D2.
  5. Clough S. A. et al. Atmospheric radiative transfer modeling: A summary of the AER codes //Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. – 2005. – Т. 91. – №. 2. – С. 233-244.
  6. Crisp D. Measuring atmospheric carbon dioxide from space with the Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) //Earth observing systems xx. – SPIE, 2015. – Т. 9607. – С. 960702.
  7. de Vries J. et al. Technology evolution of the TROPOMI instrument //2012 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium. – Ieee, 2012. – С. 2876-2879.
  8. Fedorova A. A. et al. Stormy water on Mars: The distribution and saturation of atmospheric water during the dusty season //Science. – 2020. – Т. 367. – №. 6475. – С. 297-300.
  9. Gordon I. E. et al. The HITRAN2020 molecular spectroscopic database //Journal of quantitative spectroscopy and radiative transfer. – 2022. – Т. 277. – С. 107949.
  10. Kasuya M., Nakajima M., Hamazaki T. Greenhouse gases observing satellite (GOSAT) program overview and its development status //Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Space Technology Japan. – 2009. – Т. 7. – №. ists26. – С. To_4_5-To_4_10.
  11. Korablev O. et al. No detection of methane on Mars from early ExoMars Trace Gas Orbiter observations //Nature. – 2019. – Т. 568. – №. 7753. – С. 517-520.
  12. Mlawer E. J. et al. The inclusion of the MT_CKD water vapor continuum model in the HITRAN molecular spectroscopic database //Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. – 2023. – Т. 306. – С. 108645.
  13. Roccetti G. et al. HAMSTER: Hyperspectral Albedo Maps dataset with high Spatial and TEmporal Resolution //Atmospheric Measurement Techniques. – 2024. – Т. 17. – №. 20. – С. 6025-6046, https://doi.org/10.5194/amt-17-6025-2024, 2024.
  14. Turner E. Diverse profile datasets from the ECMWF CAMS 137-level short-range forecasts //NWP SAF NWPSAF-ECTR-044. – 2025. https://nwp-saf.eumetsat.int/site/software/atmospheric-profile-data/
  15. Vidot J., Borbás É. Land surface VIS/NIR BRDF atlas for RTTOV‐11: model and validation against SEVIRI land SAF albedo product //Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. – 2014. – Т. 140. – №. 684. – С. 2186-2196. https://doi.org/10.1002/qj.2288
  16. Wang Q., Yang Z. D., Bi Y. M. Spectral parameters and signal-to-noise ratio requirement for TANSAT hyper spectral remote sensor of atmospheric CO2 //Remote Sensing of the Atmosphere, Clouds, and Precipitation V. – SPIE, 2014. – Т. 9259. – С. 351-366.

Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов