Внешняя калибровка данных радиометра МТВЗА-ГЯ на спутнике Метеор-М № 2

Калибровка данных пассивного микроволнового зондирования, разработка алгоритмов восстановления геофизических параметров и валидация продуктов, полученных при обработке измерений, являются важнейшими составляющими каждого спутникового эксперимента. Калибровка каналов радиометра на различных частотах и поляризациях выполняется по данным внутренней калибровки и расчётным яркостным температурам Тя для заданного угла визирования. Значения Тя находятся путём численного интегрирования уравнения переноса излучения в системе подстилающая поверхность-атмосфера. Сигналы, принятые спутниковым микроволновым радиометром, преобразуются вначале в антенные температуры по измерениям яркостных температур изотропного реликтового космического излучения и горячей согласованной нагрузки, температура которой определяется по показаниям нескольких термисторов, а коэффициент излучения известен. В этой процедуре используются параметры антенны, найденные по изменению сигнала при пересечении под прямым углом границы вода-суша. В докладе упомянуты проблемы, возникающие при переходе от антенных температур к яркостным и влияющие на погрешность калибровки: неопределенность коэффициента излучения антенны, подсветка от элементов конструкции спутника, вариации температуры горячей нагрузки из-за нагрева солнцем, нелинейность зависимости выходного сигнала радиометра от температуры наблюдаемой сцены и др. Рассмотрены особенности внешней калибровки радиометра МТВЗА-ГЯ на спутнике Метеор-М № 2 по “холодным” и “горячим” тестовым участкам. В качестве холодной тестовой области были выбраны безоблачные районы океана со слабым приводным ветром, низким паросодержанием атмосферы и температурой поверхности в оптимальном диапазоне, найденном при моделировании, что определяло минимальные значения яркостных температур и их незначительную изменчивость. Предложена методика автоматического выбора тестовых участков по антенным температурам на трёх каналах МТВЗА-ГЯ. Вторая холодная тестовая область, известная как Dome C, располагалась на Антарктическом плато. В качестве горячей тестовой области были взяты участки тропического леса в Амазонии с минимальной суммарной площадью рек и озёр. Спутниковые видимые и инфракрасные изображения и поля антенных температур, измеренные МТВЗА-ГЯ, а также радиозондовые профили температуры и влажности атмосферы со станций, расположенных в Амазонии, служили для фильтрации случаев с мощной облачностью и осадками. Для тестовых областей с использованием радиозондовых или модельных вертикальных профилей метеорологических элементов были рассчитаны яркостные температуры, по которым были найдены коэффициенты линейной регрессии в уравнениях, связывающих яркостные и антенные температуры на частотах радиометра. В докладе приведены результаты внешней калибровки МТВЗА-ГЯ в июле-сентябре 2014 г. и восстановленные по яркостным температурам значения паросодержания атмосферы и водозапаса облаков. Поля интегральных параметров атмосферы в области морских погодных систем были сопоставлены с полями, восстановленными по данным радиометра AMSR2 со спутника GCOM-W1 и показаниями радиозондов в различных физико-географических районах. Работа выполнена при частичной поддержке ЦКП ДВО РАН “Спутниковый мониторинг Дальнего Востока для проведения фундаментальных научных исследований ДВО РАН” и соглашения ТОИ ДВО РАН с Японским аэрокосмическим исследовательским агентством JAXA.