Измерения ветра в тропических циклонах современными спутниковыми микроволновыми радиометрами

Информация о приводном ветре имеет огромное значение при изучении взаимодействия океана и атмосферы, выявлении циклонов различного масштаба и прогнозе их эволюции. Точные измерения скорости приводного ветра в условиях тропических циклонов получать крайне затруднительно как при помощи контактных измерительных приборов, так и средствами дистанционного зондирования.
Глобальные поля ветра могут быть восстановлены только по данным спутниковых измерений. На сегодняшний день такие измерения обеспечиваются активными (скаттерометрами) и пассивными (радиометрами) микроволновыми инструментами на спутниках с полярной орбитой. Измерения скаттерометров проводятся в широкой полосе обзора и отличаются низким пространственным разрешением. Восстановленные значения скоростей ветра V отличаются большими ошибками в штормовых условиях, поскольку сигнал обратного рассеяния насыщается при V > 12 м/с.
Данные спутниковых пассивных микроволновых измерений позволяют восстанавливать поля геофизических параметров атмосферы и океана, включая скорость приводного ветра, независимо от времени суток и облачности. Кроме того, для микроволнового излучения океана характерно отсутствие насыщения в области сильных ветров, что дает возможность получать точные оценки V, в том числе, в ураганных условиях. Однако, тропические циклоны сопровождаются ливневыми осадками большой интенсивности, и в этих условиях традиционные алгоритмы оценки скорости приводного ветра, используемые в центрах обработки спутниковых данных, не работают.
Запуск в 2009 году SMOS – радиометра, работающего на частоте 1.4 ГГц, - позволил по-новому оценить возможности спутниковых микроволновых радиометров восстанавливать скорость ветра в условиях дождя. Оценки ветра в ураганах по данным SMOS на сегодняшний день являются наиболее точными спутниковыми данными, сравнимыми с данными самолетных измерений SFMR.
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 (и 7.3 для AMSR2), 10.65, 18.7, 23.8, 36.5 и 89.0 ГГц на вертикальной и горизонтальной поляризациях, позволяют оценивать скорость приводного ветра (SWS) даже в условиях дождя за счет использования низкочастотных измерений C- и X- диапазона. Однако, реализация эффективного алгоритма оценки V по данным AMSR-E затруднена, поскольку частоты 6.9 и 10.65 ГГц расположены далеко друг от друга. В новом же инструменте - AMSR2 – введена дополнительная пара каналов в C-диапазоне на частоте 7.3 ГГц, позволяющая не только детектировать области радиочастотных помех, но и восстанавливать скорость ветра в условиях дождя.
В данной работе рассматривается подход, позволяющий оценить радиояркостную температуру (Tb) дождя по измерениям AMSR2 в C- и X- диапазоне, вычесть ее из общей Tb системы океан-атмосфера, и применить алгоритм оценки скорости ветра, разработанный ранее для условий без осадков.
Продемонстрирована эффективность данного подхода для ряда тропицеских циклонов 2012-2014 годов.

Работа выполнена в Российском государственном гидрометеорологическом университете в рамках гранта Правительства РФ (Договор №11.G34.31.0078) для поддержки исследований под руководством ведущих ученых, а также гранта РФФИ 14-05-91760-АФ_а.