Измерение общего содержания метана в атмосфере на основе спектров уходящего теплового ИК-излучения

Фурье-спектрометр ИКФС-2 [Завелевич и др., 2006] установлен на борту российских космических аппаратов серии «Метеор-М» № 2 наряду с другим оборудованием. Основным назначением этого прибора является метеорологическое зондирование атмосферы. Однако спектральный диапазон измерений (660–2000 см⁻¹) охватывает полосы поглощения ряда важных атмосферных газов, включая метан — один из основных парниковых газов. Это позволяет использовать спектры уходящего излучения системы «атмосфера — подстилающая поверхность», зарегистрированные аппаратами серии «Метеор-М» № 2, для оценки содержания метана в атмосфере. Нами был разработан алгоритм определения содержания метана по этим спектрам, основанный на методе искусственных нейронных сетей (ИНС). Рассматривались различные варианты реализации алгоритма с использованием оригинального и свободного программного обеспечения. Было показано, что подходы дают схожие результаты. Для оценки точности полученных значений общего содержания метана (ОСМ) мы обработали спектры, полученные с первого спутника этой серии за период 2015–2022 гг., и сравнили результаты с независимыми данными. Для сравнения использовались данные наземного дистанционного зондирования общего содержания (ОС) метана, полученные в рамках сетей NDACC и TCCON. Было показано, что средние расхождения между спутниковыми и наземными измерениями среднего отношения смеси в столбе метана для различных станций варьируются от 5 до 35 ppbv (0,3–2,5%), а стандартные отклонения разностей составляют от единиц до 27 ppbv (от десятых долей до 1,5%). Проведена оценка временной изменчивости ОС метана на различных масштабах, а также представлены примеры его пространственного распределения и изменчивости над территорией России. Авторы выражают благодарность Санкт-Петербургскому государственному университету за поддержку научно-исследовательского проекта № 124032000025-1.