Определение оптических характеристик атмосферы из многоугловых спутниковых измерений солнечной радиации

Накопленный большой объем спутниковых данных обеспечивает широкие возможности для решения обратных задач атмосферной оптики, в частности для восстановления оптических параметров атмосферы из измеренных значений отраженной солнечной радиации. Дистанционные наблюдения позволяют получать оптические параметры в глобальных масштабах, усредненные по пространству, охватываемому одним пикселем спутникового изображения. Такие результаты, кроме всего прочего, оказываются полезными для использования в радиационных блоках климатических моделей. Причем именно величины, полученные из наблюдений, являются адекватными реальной атмосфере в отличие от модельных значений. Однако, многочисленные подходы к решению обратных задач атмосферной оптики основываются на значительных ограничениях, накладываемых на восстанавливаемые оптические параметры.
Настоящая работа нацелена на восстановление оптических параметров безоблачной и облачной атмосферы и поверхности земли из спутниковых наблюдений отраженной солнечной радиации. Для безоблачных пикселей предполагается применять численный метод нейронных сетей из персептронов (нелинейной регрессии), а для облачных пикселей – аналитический метод обратных асимптотических формул. Подчеркнем, что корректное интерпретация радиационных наблюдений должна основываться на монохроматической теории переноса излучения и требует, таким образом, данных спектральных измерений. Предлагаемые методы основываются на использовании многоугловых измерений отраженной солнечной радиации в узких спектральных интервалах коротковолновой области спектра. Наблюдения прибором POLDER, проведенные с борта спутника ADEOS являются наиболее подходящими для применения наших методов. Для обработки использованы данные POLDER, LEVEL 1, которые хранятся в университете Киндай г. Осака, Япония.
Прибор POLDER проводил измерения интенсивности отраженного Землей солнечного излучения в 8 спектральных каналах в спектральном диапазоне 0,443?0,910 мкм. Для каждого пикселя изображения имеется несколько (до 14-ти) различных направлений визирования. Измерения проводились регулярно в течение 8 месяцев 1996 г. и спутниковые изображения покрывают весь земной шар за исключением неосвещенных зон.
Предполагается получить величины оптических параметров атмосферы (оптическую толщину, альбедо однократного рассеяния и параметр асимметрии индикатрисы рассеяния) для каждого пикселя (безоблачного и облачного), а также альбедо поверхности (в случае безоблачных пикселей) в каждом спектральном канале. Далее будут рассчитаны радиационные характеристики (отраженный и пропущенный потоки и поглощение радиации в слое атмосферы). Так как данные имеются в глобальном масштабе за 8 месяцев, то результаты в дальнейшем будут осреднены по пространству и времени для построения оптической и радиационной моделей атмосферы.

Работа проводится при поддержке РФФИ, номер гранта 2005 г. 05-05-64653-а.