Валидация алгоритма оценки приводного ветра по данным радиометра AMSR2 на спутнике GCOM-W1

Спутниковые микроволновые измерения характеризуются возможностью получения регулярной оперативной информации об атмосфере и подстилающей поверхности в глобальном масштабе независимо от времени суток и погодных условий. Расширение возможностей использования таких измерений связано с развитием эффективных алгоритмов оценок геофизических параметров, повышением их точности и расширением области применения.
Измерения японского микроволнового радиометра Advanced Microwave Scanning Radiometer (AMSR-E) на спутнике США Aqua, запущенного в мае 2002 г., и проработавшего почти 9.5 лет, и пришедшего ему на смену AMSR2 на борту спутника GCOM-W1, запущенного в мае 2012 г., принимающих уходящее излучение Земли на частотах f = 6.9, 10.7, 18.7, 23.8, 36.5 и 89.0 ГГц на вертикальной и горизонтальной поляризациях, позволяют оценивать ряд параметров атмосферы, океана и суши, включая такой важнейший параметр, как скорость приводного ветра (SWS). Важнейшей особенностью пассивных микроволновых измерений, отличающей их от радиолокационных, является отсутствие насыщения сигнала при высоких скоростях ветра, что дает возможность разработки алгоритмов, обладающих большей точностью при больших ветрах.
В данной работе рассматривается 2 алгоритма оценки скорости приводного ветра по данным AMSR2, использующие измерения на частотах C- и X-диапазонов (низкочастотный алгоритм (НЧ)), и на частотах K и Ka – диапазонов (высокочастотный алгоритм (ВЧ)). Алгоритмы настроены на модельных расчетах, в качестве обратного оператора используются нейронные сети.
Валидация алгоритмов проведена как на основании сопоставления со скоростями ветра по скаттерометрическим измерениям (продукт скаттерометра ASCAT на спутнике Metop-А), так и с использованием измерений ветра, проведенных с платформ, исключающих влияние высоких волн на измерения. Сопоставление спутниковых оценок проведено для 35 случаев внетропических циклонов в Северной Атлантике, где возможно квази-синхронное пространственное совмещение данных Metop-А ASCAT и GCOM-W1 AMSR2. Продемонстрирована высокая корреляция продукта Metop-А ASCAT SWS и SWS, восстановленной по данным GCOM-W1 AMSR2 путем применения и НЧ, и ВЧ алгоритмов. Сопоставление с платформенными измерениями показало высокую точность НЧ алгоритма во всех диапазонах скоростей ветра, включая SWS > 15 м/с, и существенное занижение высоких скоростей ветра как ВЧ AMSR2 алгоритмом, так и геофизической функцией Metop-А ASCAT.

Работа выполнена в Российском государственном гидрометеорологическом университете в рамках гранта Правительства РФ (Договор №11.G34.31.0078) для поддержки исследований под руководством ведущих ученых.