Материалы 17-й Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», Москва, ИКИ РАН, 2019 год
Спутниковый мониторинг облаков вулканического пепла
Филей А.А. (1), Рублев А.Н. (2)
(1) Дальневосточный центр ФГБУ "НИЦ "Планета", Хабаровск, Россия
(2) Научно-исследовательский центр космической гидрометеорологии «Планета», Москва, Россия
Анализ самых значимых извержений вулканов показывает, что вулканическая активность является одной из причин нарушения движение воздушных судов по авиалиниям, а также значительных краткосрочных изменений климата. Вулканический пепел состоит из частиц горных пород, минералов и вулканического стекла. Облако вулканического пепла может содержать газообразные растворы двуокиси серы, хлор и другие химические элементы, которые могут оказывать коррозийное воздействие на воздушное судно [Kueppers and et.al, 2014]. Вулканический пепел, смешиваясь с облачностью, способен изменять её радиационные свойства путем воздействия на концентрацию и размеры облачных капель. Данные дистанционного зондирования Земли из космоса позволяют не только визуализировать пепловый шлейф, но и спрогнозировать его распространение в атмосфере, а также определить основные параметры. Прогноз переноса в атмосфере вулканического пепла производится с использованием современной модели FlexPart. В качестве входных параметров для моделирования главным образом служат данные о времени извержения, координатах источников выбросов, физических свойствах переносимого вещества, а также учитывается предполагаемая высота выброса и прогноз параметров ветра на различных высотах. Для восстановления параметров вулканического пепла в НИЦ «Планета» разработан оригинальный алгоритм на основе спутниковых данных, получаемых от сканеров типа AVHRR или МСУ-МР, установленных на полярно-орбитальных метеоспутниках. В качестве входных параметров, помимо традиционно используемых интерпретаций алгоритма Wen and Rose [Wen and et.al, 1994], алгоритм дополнительно использует коэффициенты отражения, измеряемые в коротковолновых каналах спутниковых приборов. Вычисление массовых характеристик пепла происходит по его оптической толщине и эффективному радиусу частиц. Модельные зависимости, связывающие эти параметры с коэффициентами отражения и яркостными температурами, измеренными в каналах сканеров, получены для широкого набора условий, учитывающих разнообразие геометрии наблюдений и изменчивость оптического режима атмосферы. В настоящее время в «НИЦ «Планета» ведется работа по валидации алгоритма на основе сопоставления его результатов с оценками параметров пепла, полученными различными зарубежными исследовательскими группами по исландским вулканам Эйяфьятлайокудль (2010 г.) и Гримсвотн (2011 г.). Также осуществляется апробация данного алгоритма для определения параметров пепла при извержении вулканов Камчатки и Курил.
Ключевые слова: дистанционное зондирование Земли, вулкан, пепел, яркостная температура, коэффициент отражения, МСУ-МР, AVHRRЛитература:
- Kueppers U., Cimarelli C. The thermal stability of Eyjafjallajokull ash versus turbine ingestion test sands, Journal of Applied Volcanology, 2014, 3:4, 11 p.
- Wen S., Rose W.I. Retrieval of sizes and total mass of particles in volcanic clouds using AVHRR bands 4 and 5 , Journal of Geophysical research, 1994,Vol. 99, pp. 5421–5431.
Технологии и методы использования спутниковых данных в системах мониторинга
127