Шестнадцатая Всероссийская Открытая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА (Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)»
XVI.D.306
Сравнение полей распределения NO2 высокого пространственного разрешения КА Ресурс-П с результатами моделирования локального источника в провинции Хэбэй, Китай
Постыляков О.В. (1), Боровский А.Н. (1), Шукуров К.А. (1), Макаренков А.А. (2)
(1) Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН, Москва, Россия
(2) Рязанский государственный радиотехнический университет, Рязань, Россия
Окислы азота (NOх=NO+NO2) играют важную роль в химии пограничного слоя атмосферы в урбанизированных районах. Здесь их основным источником является высокотемпературное горение топлива, в основном, на объектах промышленности, транспорта, при отоплении жилищ [1,2]. Повышенные содержания NOx ведут к выпадению кислотных дождей. В присутствии в атмосфере свободных радикалов или летучих органических соединений окислы азота ведут к генерации озона в тропосфере. Поскольку диоксид азота (NO2) имеет полосы поглощения в видимой области спектра, его содержание в атмосфере может быть измерено дистанционными спектрометрическими методами зондирования, в том числе из космоса. В настоящее время измерения содержания диоксида азота в стратосфере и тропосфере Земли проводятся с помощью инструментов OMI на КА Aura, GOME-2 на КА MetOp-A и MetOp-B. Типичное для этих инструментов пространственное разрешение составляет 13×24 км и 40×80 км, соответственно. В 2018 г ожидается начало представления данных аппаратурой TROPOMI на КА Sentinel-5P с разрешением 7×7 км, с достижением в будущем разрешения 3.5×7 км. В силу высокой пространственной однородности распределения стратосферного NO2 [3] такое разрешение достаточно для исследования стратосферного NO2. Однако тропосферные источники диоксида азота могут быть точечными (трубы предприятий) или линейными (автотрассы) и для их выделения требуется дальнейшее повышение разрешения космической аппаратуры, поэтому разрешение около 2 км рассматривается ЕКА [4] и НАСА [5] в концепциях будущих геостационарных (GEO) миссий 2020-ых годов по мониторингу атмосферы, включая тропосферный NO2.
C 2013 года на солнечно-синхронной орбите работает серия российских спутников "Ресурс-П". Гиперспектральная аппаратура (ГСА), установленная на борту «Ресурс-П», регистрирует солнечное излучение в 230 спектральных каналах в диапазоне от 400 нм до 1000 нм. Детектор ГСА проводит съемку части земной поверхности размером 30-км в ширину и нескольких сотен км в длину с разрешением 30 м.
Авторами доклада разработан метод определения содержания диоксида азота по данным космических снимков ГСА «Ресурс-П» [6]. Разработанный метод позволяет получить содержание диоксида азота на сетке с шагом 120 м с пространственным разрешением около 2.4 км, что превышает пространственное разрешение других современных спутниковых инструментов.
В работе кратко представлены разработанный алгоритм и первые результаты результаты сравнения экспериментальных полей содержания диоксида азота из данных космической съемки ГСА «Ресурс-П» с результатами моделирования с использованием модели NOAA HYSPLIT.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант №14-47-00049).
Ключевые слова: пространственное разрешение при зондировании атмосферы, диокисид азота в тропосфере, ГСА Ресурс П, дистанционное зондирование, гиперспектральная аппаратура, атмосферные загрязнения в Китае, провинция Хебей.
Литература:
- [1] В.А. Иванов, О.В. Постыляков. Оценка интегрального содержания NO2 в пограничном слое атмосферы по наблюдениям рассеянной в зените солнечной радиации. Оптика атмосеры и океана, 2010, 23, №6, 471-475.
- [2] Иванов В.А., Елохов А.С., Постыляков О.В. О возможности оценки объема выбросов NO2 в городах по зенитным спектральным наблюдениям рассеянной солнечной радиации вблизи 450 нм. Оптика атмосеры и океана, 2012, 25, No 6. 539–543..
- [3] A.N. Borovskii , A.Ya. Arabov, G.S. Golitsyn, A.N. Gruzdev, N.F. Elanskii, A.S. Elokhov, I.I. Mokhov, V.V. Savinykh, I.A. Senik, A.V. Timazhev. “Variations of Total Nitrogen Oxide Content in the Atmosphere over the North Caucasus,” Russian Meteorology and Hydrology, 41(2), 93–103 (2016), doi: 10.3103/S1068373916020035.
- [4] Butz, A., Orphal, J., Checa-Garcia, R., Friedl-Vallon, F., von Clarmann, T., Bovensmann, H., Hasekamp, O., Landgraf, J., Knigge, T., Weise, D., Sqalli-Houssini, O., Kemper, D., “Geostationary Emission Explorer for Europe (G3E): mission concept and initial performance assessment,” Atmos. Meas. Tech., 8, 4719-4734 (2015), doi:10.5194/amt-8-4719-2015.
- [5] P. Zoogman, X. Liu, R.M. Suleiman, W.F. Pennington, D.E. Flittner, J.A. Al-Saadi, B.B. Hilton, D.K. Nicks, M.J. Newchurch, J.L. Carr, S.J. Janz, M.R. Andraschko, A. Arola, B.D. Baker, B.P. Canova, C. Chan Miller, R.C. Cohen, J.E. Davis, M.E. Dussault, D.P. Edwards, J. Fishman, et al. “Tropospheric emissions: Monitoring of pollution (TEMPO),” J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 186, 17-39 (2017), doi: 10.1016/j.jqsrt.2016.05.008.
- [6] O.V. Postylyakov, A.N. Borovski, A.A. Makarenkov. First experiment on retrieval of tropospheric NO2 over polluted areas with 2.4-km spatial resolution basing on satellite spectral measurements. Proc. SPIE, 2017, Vol. 10466, 104662Y-8; doi: 10.1117/12.2285794.
Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов
203