Алгоритм восстановления вертикальных профилей температуры в мезосфере Венеры по данным солнечного просвечивания SOIR/Venus Express

Мезосфера и нижняя термосфера Венеры (65–120 км), расположенные непосредственно над облачным слоем, играют ключевую роль в понимании атмосферных процессов планеты. Их изучение позволяет исследовать такие явления, как формирование "плотных слоёв" в надоблачной дымке (80–90 км) (Luginin et al., 2018) и диссипация воды, на которую указывает аномально высокое соотношение [HDO/H2O] (Fedorova et al., 2008; Mahieux et al., 2024). Результаты исследований этих слоёв атмосферы активно используются для верификации фотохимических моделей.
Наиболее обширный массив наблюдений по структуре этих слоёв был получен спектрометром SOIR на орбитальном аппарате Venus Express (2006–2014 гг.) (Nevejans et al., 2006). SOIR, работавший в режиме солнечного просвечивания в ИК-диапазоне (2.2–4.2 мкм), регистрировал тонкие линии поглощения CO2 и малых газовых составляющих, зондируя атмосферу на высотах от 65 до 170 км.
Ранее на основе данных SOIR уже были восстановлены вертикальные профили плотности и температуры (Mahieux et al., 2015), что позволило впоследствии получить содержание водяного пара и HDO (Mahieux et al., 2023). Однако использовавшийся алгоритм восстановления имел ограничения, которые повлияли на диапазон доступных для восстановления высот и ​​внесли неопределённости в профили атмосферной плотности. В данной работе применяется новый, независимо разработанный в ИКИ алгоритм, использовавшийся при обработке данных эксперимента ACS/ExoMars (Fedorova et al., 2020; Belyaev et al., 2022). Его принцип основан на зависимости интенсивности линий поглощения CO2 от температуры. В сочетании с условием гидростатического равновесия это позволяет одновременно определять по спектрам атмосферного пропускания и плотность, и температуру. Ключевые преимущества метода — повышенная чувствительность к линиям поглощения на низких высотах (~70 км) и снижение неопределённостей в области мезопаузы.
Алгоритм использует итеративную процедуру оптимизации для минимизации разности между наблюдаемыми и смоделированными — с использованием базы HITRAN 2020 (Gordon et al., 2022) — спектрами пропускания. В работе представлены восстановленные профили температуры и плотности по всему массиву данных SOIR (2006–2014 гг.), а также проведён анализ устойчивости алгоритма к вариациям начального температурного профиля и к горизонтальной неоднородности атмосферы в каждом слое.
Работа выполняется при поддержке гранта РНФ №23-12-00207.