Материалы 20-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Москва, ИКИ РАН, 14–18 ноября 2022 г.

(http://conf.rse.geosmis.ru)

XX.A.265

Алгоритм расчета содержания озона в атмосфере по уходящему излучению Земли

Шишигин С. А. (1)
(1) Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, Томск, Россия
Рассмотрена модель атмосферы в виде последовательности однородных слоёв толщиной 100 метров от поверхности Земли до высоты 40 километров. Параметры слоёв определены для стандартной атмосферы. Выбраны спектральные участки 1002-1003 см-1 и 1020-1021 см-1 с противоположной зависимостью коэффициента поглощения озона от изменения его температуры. Данная модель трансформировалась в один эффективный однородный слой. Вклад в уходящее излучение атмосферы в выбранных спектральных участках полосы поглощения озона (1002-1003 см-1 и 1020-1021 см-1) равен вкладам в уходящее излучение Земли всеми неоднородными слоями, их составляющими.
В дополнение к существующим физическим или статистическим алгоритмам «обращения» данных атмосферных зондировщиков [1] рассматривается возможность определения эффективной температуры подстилающей поверхности Земли и уменьшения влияния неточности задания вертикального профиля температуры атмосферы при определении общего содержания озона.
Последовательность шагов при реализации предложенной методики оценки содержания озона в атмосфере состоит в выборе двух спектральных участков полосы поглощения озона с противоположной зависимостью коэффициентов поглощения излучения.
Представление выбранной модели атмосферы в виде однородного эффективного слоя для каждого спектрального участка с соответствующими параметрами среднего коэффициента пропускания, эффективной температуры данного слоя.
Рассчитываются мощности уходящего излучения Земли для рассматриваемой модели атмосферы при двух значениях содержания озона в воздухе и двух близких профилях температуры атмосферы и определяются коэффициенты чувствительности как изменения содержания озона так и эффективной температуры на уходящее излучение Земли для каждого выбранного спектрального диапазона.
Используя экспериментально регистрируемые мощности уходящего излучения Земли в выбранных спектральных участках в безоблачной атмосфере, рассчитываются массивы возможных отличие содержания озона в воздухе от используемой модели при изменении эффективной температуры слоя атмосферы и вариаций температуры подстилающей поверхности, из которых определяется минимальная разность содержания озона в слое, определённых по уходящему излучению каждого спектрального участка . Температуры подстилающей поверхности и однородного слоя атмосферы при данном условие соответствуют эффективной температуре Земли, температуре эффективного слоя.
Определяется взаимосвязь коэффициентов калибровки в зависимости от возможных сценариев отклонения от модели содержания озона только в нижних или верхних слоях атмосферы.
Используя значения эффективных температур слоя всей атмосферы и поверхности Земли, полученных ранее, рассчитываются массивы возможных отличие содержания озона в воздухе от используемой модели во всем диапазоне изменений калибровочных коэффициентов.
Общее содержание озона в атмосфере соответствует среднему содержанию озона в атмосфере из рассчитанного для каждого выбранного спектрального участка при минимальной их разности.

Ключевые слова: атмосфера, слой, озон, температура, ИК излучение, спектр, метод
Литература:
  1. Тимофеев Ю. М, Неробелов Г. М., Поляков А. В., Виролайнен Я. А. Спутниковый мониторинг озоносферы // Метеорология и гидрология. 2021. №12. С. 71-79.

Презентация доклада



Ссылка для цитирования: Шишигин С.А. Алгоритм расчета содержания озона в атмосфере по уходящему излучению Земли // Материалы 20-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2022. C. 74. DOI 10.21046/20DZZconf-2022a

Методы и алгоритмы обработки спутниковых данных

74