Измерение интегральных характеристик атмосферы в проекте КЭ «Конвергенция»

Вода является одной из основных молекул, определяющих физические и химические процессы в атмосфере Земли. Составляя менее 0.5% массы атмосферы, вода отвечает примерно за 70% поглощаемого атмосферой излучения, оказывая, таким образом, доминирующее влияние на радиационный баланс. Более того, водяной пар является основным парниковым газом атмосферы Земли, действующим с положительной обратной связью, задавая погоду и влияя на глобальные климатические изменения. Непрерывно поступающая точная количественная информация о пространственном распределении влажности атмосферного воздуха имеет первостепенное значение для прогнозирования погоды и наблюдения за глобальными климатическими изменениями. (Третьяков, 2016)
Помимо водяного пара общий водозапас атмосферы включает в себя небольшое количество жидко капельной влаги (около 2% от общего водозапаса) в виде облаков и осадков. Тем не менее, информация о глобальном распределении капельной влаги в атмосфере, содержащейся в облаках, представляет большой интерес для изучения климатических процессов, поскольку облачность имеет большое влияние на радиационный баланс. Так, например, глобальное изменение температуры на Земле за счёт увеличения выбросов углекислого газа могут изменять содержание капельной влаги в атмосфере образуя тем самым сильные обратные связи. Кроме того, такая информация может быть важна в повседневной деятельности, например, для авиации или разных видов хозяйственной деятельности.
В рамках КЭ «Конвергенция» планируется измерение интегрального паросодержания атмосферы и водозапаса облаков. Для восстановления интегрального паросодержания был разработан регрессионный алгоритм на основе уже имеющегося алгоритма (Deeter, Merritt, 2007) для прибора со схожими характеристиками - AMSR-E. Разработанный алгоритм использует инструментальную особенность прибора «МИРС» - наличие возможности приёма излучения как на вертикальной, так и на горизонтальной поляризаций у канала 23,8 ГГц. Измеряя поляризационную разность на двух каналах 23,8 ГГц и 18,7 ГГц планируется существенно уменьшить влияние изменчивости излучательных характеристик подстилающей поверхности на результаты восстановления интегрального паросодержания. Также, появляется возможность восстановления интегрального паросодержания атмосферы над поверхностью суши.
Для решения задачи водозапаса облаков в рамках КЭ «Конвергенция» рассматривается регрессионный алгоритм, предложенный для прибора SSM/I авторами (Weng, Grody. 1994). Авторами утверждается, что двуканальных измерений может быть достаточно для восстановления водозапаса облачности. В проекте рассмотрен алгоритм который использует два значения яркостных температур, одно из которых измерено в близи линии поглощения водяного пара второе в окне прозрачности атмосферы.
Таким образом, прибор «МИРС» в составе КЭ «Конвергенция» позволит решать задачу восстановления интегральных характеристик атмосферы на обще мировом уровне. Стоит отметить, что все результаты, которые будут представлены в докладе получены в результате компьютерного моделирования и могу быть подвергнуты корректировке после запуска приборов на орбиту.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 15-05-08401