О многолетнем сотрудничестве ИФА и ГГО в области усвоения, обработки и анализа данных сетевых актинометрических наблюдений РФ

Авторы посвящают публикацию этого материала незабвенной памяти нашей коллеги из ГГО Елене Львовне Махоткиной.
Многолетнее сотрудничество между научными группами Главной геофизической обсерватория им. А. И. Воейкова и Института физики атмосферы им. А. М. Обухова, выполнялось в рамках 4- х проектов РФФИ № 03-05-64441 “Закономерности региональной климатической изменчивости прозрачности атмосферы, приземной солнечной радиации и температуры воздуха: исследование проявлений глобального тренда, его аномалий и экстремальных эпизодов (по современным эмпирическим данным)” 2003-2005, № 06-05-65293 “Статистическое моделирование дневного, сезонного и многолетнего хода прозрачности атмосферы с помощью вейвлет преобразования с использованием рядов сетевых актинометрических наблюдений” 2006-2008, №10-05-01086 “Режим прозрачности над южными регионами РФ: глобальные, региональные и локальные факторы его формирования” 2010-2012, №15-05-05803 “Исследование согласованности данных наземного и спутникового мониторинга прозрачности и аэрозольной оптической толщины атмосферы и приходящей суммарной радиации на территории России” 2015-2017.
Получены систематические пространственные и долговременных изменения годовых и сезонных величин АОТ (аэрозольных оптических толщин) и прозрачности атмосферы для территории РФ, особенности их вариаций по данным сетевых наземных актинометрических наблюдений и спутниковым данным (MODIS). Особое вниманию уделялось поствулканическому периоду и первым десятилетиям 21 века. Рассматривались наблюдения 2-х наземных сетей: международной AERONET и российской актинометрической сети РОСКОМГИДРОМЕТА, а также результаты спутникового сканирования MODIS. Сравнительный анализ аэрозольного ослабления по независимым системам наблюдений позволяет получать более обоснованными оценки временных трендов и пространственных изменений АОТ, но на практике анализ результатов, полученных независимыми системами, представляет собой сложную и неоднозначную задачу сравнения в отсутствии эталонированных данных и неустойчивости атмосферной среды.
В Федеральной службе по интеллектуальной собственности зарегистрирована База данных «Аэрозольная оптическая толщина атмосферы по спутниковым и наземным наблюдениям». 2018. Свидетельство о государственной регистрации №2018620215 в Реестре 5 февраля 2018 года, полученное в ФСИС.БД состоит из 15-ти файлов в формате XLS, соответствующих 15-ти опорным точкам наблюдения на территории РФ и содержащих значения, координатного номера опорной точки, дату (день, месяц, год) и значения аэрозольной оптической толщины атмосферы по наземным и спутниковым данным.. Каждый файл содержит как общие полученные оценки для указанных временных интервалов, так и синхронизированные ряды для попарного сравнения величин АОТ.БД предназначена для выполнения работ по оценке и анализу временных изменений АОТ на территории РФ, оценки сопоставимости разных видов мониторинга.
В результате проведенной в последние десятилетия модернизации наблюдательной сети Росгидромета в 15-ти пунктах актинометрических наблюдений, оснащенных автоматизированными актинометрическими комплексами, на регулярной основе с помощью пиргеометров CG4 (Kipp&Zonen) проводятся измерения длинноволновых составляющих радиационного баланса: энергетической освещенности, создаваемой собственным излучением поверхности земли (Eu) и энергетическая освещенности, создаваемой тепловым излучением атмосферы (Ed). Получение информации о длинноволновой радиации (ДВР) на станциях Росгидромета организовано впервые. Сбор данных и формирование архивов величин ДВР осуществляется в Главной геофизической обсерватории. Указанные архивы представляют собой ряды по станциям, содержащие месячные массивы часовых и суточных сумм длинноволновой радиации а также соответствующих средних значений таких параметров атмосферы, как температура почвы и приповерхностного воздуха, влагосодержание атмосферы. Объем накопленной информации еще недостаточен для климатологических обобщений, но позволяет оценить закономерности изменения суточных и месячных сумм Ed и Eu (МДж/м2), границы их колебаний в годовом и суточном ходе и экстремальные значения месячного и суточного разрешения.. Однако для отдельных пунктов наблюдений уже получены уравнения множественной регрессии, связывающие длинноволновую радиацию с температурой воздуха и температурой поверхности Земли, с облачностью и содержанием водяного пара в атмосфере. Предварительный анализ показал единообразие регрессионных коэффициентов для различных пунктов измерений и значимую связь ДВР с температурой почвы и воздуха. Данные наблюдений за длинноволновой радиацией в дальнейшем могут быть использованы в качестве наземной платформы при валидации соответствующих дистанционных наблюдений. Работа выполнялась и выполняется в рамках Госзадания №125020501413-6 Исследование антропогенного воздействия на газовый и аэрозольный состав атмосферы на основе анализа данных многолетнего мониторинга атмосферы на сети наземных станций и с космических аппаратов.