Внешняя калибровка каналов имаджера радиометра МТВЗА-ГЯ на метеорологическом спутнике Метеор-М № 2-2

5 июля 2019 г. на солнечно-синхронную орбиту высотой 830 км был запущен метеорологический спутнике "Метеор-М № 2-2" с усовершенствованным сканирующим микроволновым (МВ) радиометром МТВЗА-ГЯ на борту. Сканирование Земли осуществляется по конусу под углом 65 градусов к местной нормали. Ширина полосы обзора радиометра 1500 км. МТВЗА включает в себя формирователь изображений - имаджер, принимающий излучение подстилающей поверхности и атмосферы Земли в окнах прозрачности атмосферы на частотах f = 6,9, 10,6, 18,7, 23,8, 31,5, 36,5, 42,0, 48,0 и 91,65 ГГц на вертикальной (в) и горизонтальной (г) поляризациях, и зондировщик, принимающий излучение тропосферы и стратосферы в областях сильного поглощения кислорода (f = 52-57 ГГц) и водяного пара (f = 176-190 ГГц). Коррекция вариаций усиления радиометра и внутренняя калибровка выполняются по измерениям сигналов от согласованной нагрузки и холодного космоса (Чернявский и др., 2018; Mitnik et al., 2017). Внешняя калибровка каналов имаджера проводится по "горячим" и "холодным" областям Земли при безоблачных условиях (Митник, Митник, 2016; Сherny et alo., 2010). Из анализа глобальных данных о коэффициентах излучения в МВ диапазоне kв,г(f) следует, что "горячими" калибровочными областями могут служить широколиственные дождевые тропические леса (круглогодично) и лесные массивы в средних широтах (летом). Участки с мощной облачностью и осадками над лесом обнаруживаются в виде пятен и полос пониженных значений отсчетов на f ≥ 42 ГГц по данным МТВЗА-ГЯ и/или яркостных температур на f ≥ 89 ГГц по данным МВ радиометров AMSR2 и GMI в сроки, близкие к наблюдениям "Метеор-М № 2-2". Такие участки из калибровки исключаются. Пространственная однородность яркостных температур над лесом для выбора протяженных горячих областей, необходимых для обнаружения аномалий в полях отсчетов МТВЗА-ГЯ вдоль скана, исследуется по показаниям хорошо калиброванных радиометров AMSR2 и GMI. Яркостные температуры на каналах имаджера над горячими областями Тягорв,г(f) рассчитывались путем численного интегрирования уравнения переноса излучения с использованием радиозондовых вертикальных профилей давления, температуры и влажности атмосферы, заданных значений kв,г(f) и поправок на суточный ход температуры воздуха у поверхности. Холодные калибровочные области для МТВЗА-ГЯ выбирались над безоблачным океаном с учетом зависимостей коэффициентов излучения, яркостной температуры океана Тяокв,г(f) и яркостной температуры уходящего излучения на верхней границе атмосферы Тяхолв,г(f) от частоты, температуры поверхности воды to, скорости приводного ветра и параметров атмосферы. Облачность и осадки выявлялась по положительным приращениям яркостной температуры на г-поляризации Тяхолг(f), зависящим от частоты. Пространственная структура Тяхолг(f) хорошо соответствовала распределению облачности на видимых и ИК спутниковых изображениях. Приращения Тяхолг(f), вызванные ветром, регистрировались при совместном анализе данных МТВЗА-ГЯ, видимых и ИК изображений и полей ветра, восстановленных по измерениям AMSR2 и спутниковых скаттерометров. При скорости ветра в 15-20 м/с, типичной для зимних внетропических циклонов, значения Тяхол на f = 6,9 и 10,6 ГГц на г-поляризации могут возрастать на 10-15 К и больше. Яркостные температуры над районами океана с различной температурой поверхности Тяхолв,г(f) также были найдены по радиозондовым профилям. Минимальные значения Тяокв,г(f, to) отмечались при различных значениях to, что иллюстрируют расчетные графики. Для расчета параметров внешней калибровки, позволяющих преобразовать регистрируемые радиометром отсчеты в яркостные температуры, были выбраны измерения на одном витке над холодным океаном вокруг Антарктиды и над тропическими лесами Амазонки. Разница во времени между горячей и холодными калибровочными областями не превышала 10-12 мин. В работе приведены результаты предварительной калибровки каналов имаджера, глобальные поля калиброванных яркостных температур и поля Тяв,г(f) над циклонами, полученные в августе 2019 г. Работа выполнена в рамках госбюджетной темы рег.номер АААА-А17-117030110037-8.