Изучение летнего индийского муссона в поле интегрального влагосодержания атмосферы по данным спутниковых микроволновых радиометров

Летний муссон оказывает значительное влияние на сельское хозяйство и смежные с ним отрасли в Индии и других близлежащих странах. Тем, кто занимается сельскохозяйственным производством, крайне важно заранее знать даты начала и окончания периода муссонов. Задержка или раннее его начало в том или ином регионе может привести к огромным экономическим потерям. Именно по этой причине муссон активно изучается с использованием различных методов дистанционного зондирования, чтобы как можно точнее предсказать его начало и развитие.
В работе проведён анализ интегрального влагосодержания атмосферы (ИВА) в летний период индийского муссона за 2012–2021 гг. Для получения ИВА используются микроволновые радиометрические данные спутников SSMIS F16-F18. По этим данным в ИКИ РАН была создана база глобальных ежедневных полей ИВА за период с 2012 по 2023 г. В восстановлении ИВА из данных SSMIS использовалась технология искусственных нейронных сетей и методика подхода спутникового радиотепловидения. Таким образом, были получены ежесуточные поля ИВА за 2012–2021 гг. по радиометрическим данным SSMIS F16–F18 каналов 1–18 с интервалом 3 ч на координатной сетке 0,25°×0,25°.
Для исследования были выделены 11 районов вокруг полуострова Индостан, размером 5°×5° каждый. Шесть из этих районов находятся над акваториями Аравийского моря, Бенгальского залива и Индийского океана, а пять районов расположены на суше — на северо-западе Индии, на границе с Пакистаном и на севере вдоль Гималаев. Для примера приведены и проанализированы данные ИВА за 2016 г. Эти данные ИВА сравниваются с данными суммарно выпавших осадков, взятых по реанализу ERA5. Исследования показали, что во всех анализируемых районах наблюдается высокая корреляция динамики суммарно выпавших осадков и величин ИВА. Возрастание ИВА происходит перед периодом дождей примерно с марта до начала муссона, затем ИВА выходит на условно постоянные значения, «плато», и в течение этого периода происходят интенсивные дожди. Затем происходит резкое снижение ИВА с окончанием периода дождей. Эта последовательное изменение ИВА может служить шаблоном для прогноза в каждом районе начала и окончания муссона.
Определение даты начала муссона по данным ERA5 и ИВА выполнялось по следующим критериям: во-первых, сумма выпавших осадков в сутки должна превышать 2 мм и продолжительность осадков составлять не менее 15 дней; во-вторых, значение ИВА должно достигать примерно среднего уровня для периода дождей.
Для каждого района по данным ИВА за 2012–2021 гг. было проведено построение среднего шаблона. Для этого данные ИВА каждого района за каждый год были выровнены по времени начала муссона, которое было выбрано по данным интенсивности осадков. Коэффициенты корреляции между данных ИВА каждого года со средним шаблоном по каждому району лежат в интервале 0,8…0,95. Проведено сравнение полученных шаблонов с данными ИВА за 2022 и 2023 гг.

Работа выполнена в рамках государственных заданий Института космических исследований РАН («Мониторинг», госрегистрация № 122042500031-8) в части тематической обработки и анализа данных и Института радиотехники и электроники имени В.А. Котельникова РАН («Космос-2», госрегистрация № 0030-2019-0008) в части применения к обработке алгоритмов интерполяционного устранения пропусков данных.