Изменчивость излучения морского льда и морской воды в Арктике по данным AMSR2

Спутниковое дистанционное зондирование с помощью микроволновых радиометров имеет особое значение для мониторинга параметров ледяного покрова Арктики благодаря независимости от облачности и освещённости. Существующие методы восстановления параметров морского льда по данным микроволновых радиометров, например методы восстановления сплочённости морского льда (SIC, от англ. Sea Ice Concentration), используют точки привязки – характеристики излучения для предопределенных типов поверхности. Это могут быть коэффициенты излучения сплочённого морского льда и свободной ото льда морской поверхности. Часто точки привязки вводятся в алгоритмы восстановления SIC как фиксированные значения, что приводит к погрешностям.
В работе был проведен анализ коэффициентов излучения морского льда и морской воды в Арктике для характеристик каналов измерений радиометра AMSR2: для вертикально и горизонтально поляризованного излучения на частотах 6.9, 10.65, 18.7, 23.8, 36.5 и 89 ГГц. Коэффициенты излучения были рассчитаны для периода с 1 января по 31 декабря 2020 г с использованием среднесуточных калиброванных измерений AMSR2 радиояркостной температуры уровня Level 3 с пространственным разрешением 25 км на вертикальной и горизонтальной поляризации. Расчеты проводились на основе решения уравнения переноса в приближении нерассеивающей атмосферы с использованием данных реанализа Era5 для температуры поверхности и профилей атмосферных метеопараметров. Для выделения областей морского льда использовались данные по SIC университета Бремена, интерполированные на координатную сетку Era5. Полученные значения коэффициентов излучения классифицировались как коэффициенты излучения морского льда для областей с SIC > 90%, и коэффициенты излучения морской воды для областей с SIC = 0.
Несмотря на большое количество работ по оценке коэффициентов излучения морского льда и морской воды в микроволновом диапазоне, анализ данных измерений над Северным Ледовитым Океаном за целый год, основанный на максимально корректном учете вклада атмосферы в излучении при расчете значений коэффициентов излучения, проведен впервые.
Результаты данной работы свидетельствуют о существенно большей изменчивости коэффициентов излучения морского льда, чем описывается в литературе. На 6.9, 10.65, 18.7, 23.8 ГГц на горизонтальной поляризации средняя изменчивость коэффициента излучения морского льда равна 7%. На 89 ГГц на горизонтальной поляризации изменчивость коэффициента излучения морского льда может достигать 41% в летний период и 18% в зимний (при изменчивости коэффициента излучения морской воды – 46% и 8% соответственно). Результаты работы подчёркивают важность разработки новых методов восстановления параметров морского льда, которые бы использовали динамические точки привязки.
Работа выполнена при поддержке РНФ (проект 19-17-00236).