Длинные ряды данных о глобальной циркуляции водяного пара в атмосфере Земли на основе спутникового радиотепловидения

Атмосферная адвекция водяного пара является одной из важнейших составляющих планетарного гидрологического цикла. Она обеспечивает перенос атмосферной влаги и скрытого тепла из тропиков к высоким широтам и от океанов вглубь континентов, в значительной степени определяя климат Земли [1]. Средняя скорость этого переноса на климатических масштабах времени определяется параметрами глобальной атмосферной циркуляции. В свою очередь климатические изменения способны вызывать изменения этих параметров, ослабляя, усиливая и (или) деформируя циркуляционные ячейки [2]. Так, на протяжении нескольких последних десятилетий анализ дистанционных данных выявляет эффект «расширения тропиков», не вполне адекватно воспроизводимый климатическими моделями [3]. Поэтому крайне актуальной задачей дистанционного зондирования Земли является уточнение и детализация картины глобальной адвекции атмосферной влаги и ее регулярный мониторинг.
В рамках спутникового радиотепловидения [4] предложена интерполяционная методика расчета потоков водяного пара полностью замкнутая относительно данных спутниковых радиотепловых измерений. Расчет осуществляется на глобальной регулярной координатной сетке с шагом 0.25 географического градуса и позволяет восстановить поля водяного пара и его потоки с периодичностью 4 – 8 раз в сутки. Подход успешно применен к анализу динамики атмосферных мезомасштабных и синоптических процессов, а также к расчету ряда параметров глобальной атмосферной циркуляции. Точность интерполяции полей водяного пара оценена ранее [4].
Несмотря на то, что для применимости спутникового радиотепловидения нет пространственных ограничений ранее эта методика применялась только над поверхностью океана из-за отсутствия продуктов микроволновых измерений интегрального водяного пара атмосферы (PWV) над сушей и другими типами подстилающих поверхностей. В данной работе приводятся результаты разработки нейростевого алгоритма восстановления интегрального паросодержания над всеми типами поверхности по данным трёх микроволновых радиометров SSMIS и первые результаты восстановления полей адвекции водяного пара в глобальном масштабе на основе полученных полей водяного пара. В настоящий момент обработаны данные SSMIS за 2013 – 2020 год, что позволило получить ряды глобальных полей водяного пара и его адвекции за 8 лет с периодом 6 часов. Полученные ряды уже находят применение в исследованиях гидрологического режима российских рек, а также региональных климатологических исследованиях атмосферных рек над сушей.
Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (тема «Мониторинг», госрегистрация № 122042500031-8), а также гос. задания: "Космос-2", № 075-01133-22-00