Сравнение результатов восстановления полей водяного пара в атмосфере Земли по данным прибора SSM/I с использованием шести различных алгоритмов

Изучение климатических механизмов становится всё более актуальным, так как позволяет прогнозировать возникновение крупных природных катастроф, приносящих большие убытки и разрушения. За время исследований в этой области было установлено, что на формирование таких глобальных явлений, как тропические циклоны и ураганы наибольшее влияние оказывает взаимодействие мирового океана и атмосферы. Исследование данного взаимодействия, в настоящее время наиболее эффективно осуществляется при помощи средств спутникового зондирования.
Наиболее удобен для таких измерений СВЧ диапазон электромагнитных волн. Этому диапазону присущ ряд достоинств. Прежде всего - это существенно меньшее поглощение в атмосфере электромагнитных волн этого диапазона по сравнению с видимым и инфракрасным диапазонами, и зависимость этого поглощения от содержания в атмосфере парообразной и капельной влаги. Наличие в спектре СВЧ-поглощения атмосферы линий поглощения водяного пара, кислорода и ряда малых газовых составляющих, служит основой решения разнообразных обратных задач по оценке ряда важных интегральных характеристик (паросодержание атмосферы, водозапас облаков, интенсивность осадков), характеризующих влагооборот атмосферы. Наконец следует упомянуть, что СВЧ-измерения можно проводить независимо от времени суток.
В настоящее время характеристики СВЧ-радиометрических комплексов SSM/I спутников Министерства обороны США DMSP (чувствительность, стабильность, ширина полосы обзора и д.р.) таковы, что позволяют использовать данные измерений в оперативном режиме для анализа и прогноза погоды, включая оценку полей приводного ветра, паросодержания атмосферы, водозапаса облаков и интенсивности осадков. Спутниковые данные представляют собой массивы данных, состоящие из значений яркостных температур который привязаны к координатам и времени измерения.
Для обработки спутниковых данных с целью восстановления значений паросодержания атмосферы применяются специальные алгоритмы. Эти алгоритмы оперируют значениями яркостной температуры, измеренными спутниковым оборудованием на различных частотах и поляризациях.
В работе рассматриваются пять наиболее актуальных на сегодняшний день алгоритмов, разработанных специально для задач определения паросодержания атмосферы по данным приборов SSM/I, установленных на спутниках DMSP. Также производится сравнение данных о паросодержании атмосферы, полученных с использованием данных алгоритмов c данными, предоставленными «Центром систем дистанционного зондирования» (Remote Sensing Systems). В ходе работы была произведена обработка данных приборов SSM/I со спутников DMSP F13, F14, F15, за период времени с 28 июля по 6 сентября 2000 года. Результаты сравнения этих данных с данными полученными на сайте Центра (Remote Sensing Systems) представлены в виде скаттер диаграмм, которые графически показывают степень схожести сравниваемых величин. Также приводятся зависимости среднего значения отклонения значений паросодержания полученных с использованием исследуемых алгоритмов от величины паросодержания атмосферы.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №11-05-00493-а и гранта Президента РФ № МК-865.2012.5.