(1) Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
(2) Национальный исследовательский университет, Высшая школа экономики, Москва, Россия
(3) LATMOS – UVSQ/UPMC/CNRS, Guyancourt, Франция

Спектральное отражение поверхности сильно меняется в зависимости от пути, который фотон проходит в ней до того как отразиться обратно. Он может рассеяться на зернах льда разных видов и пыли, может отразиться от кускового льда или может быть комбинация всего этого. Для восстановления этих параметров льда - пропорции пыли, водяного и CO2 льда - нужно решать обратную задачу, которая требует прямой модели. Для такой задачи традиционно применяются разные модели, большинство из них [1,2,3] основано на радиационном переносе, в том числе на нем основано моделирование спектрального отражения. Другие же основаны на ray tracing и Монте-Карло [5,6], однако часто такие модели требуют непропорционально большое количество времени для расчета.
Все эти модели требуют как входные данные такие оптические параметры как альбедо однократного рассеяния, коэффициенты экстинкции и параметры асимметрии. Традиционно, их считают используя теорию Ми [7], и обычно это не занимает много времени. Это связано с тем, что частицы обычно очень маленькие, для водяного льда размером максимум в миллиметр. CO2 лед же имеет характерные размеры частиц вплоть до десятков сантиметров, а скорость расчета оптических параметров растет экспоненциально в зависимости от размеров частиц. Для решения обратных задач необходима хотя бы сетка значений (спектры в зависимости от разных параметров), в реальности же даже один спектр требует вплоть до недели расчета. Для борьбы с этим можно использовать разные аппроксимации с разной степенью точностью [2,8] - эти и другие приближения мы рассматриваем в текущей работе. Так же мы сравниваем эти модели с данными СПИКАМ-ИК [9].

Работа выполнена в рамках темы «Планета» государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации

Ключевые слова: CO2 лед, Марс, отражательная спектроскопия, полярные шапки

Литература:

[1] Doute, S., & Schmitt, B. (1998). A multilayer bidirectional reflectance model for the analysis of planetary surface hyperspectral images at visible and near-infrared
wavelengths. Journal of Geophysical Research: Planets, 103 (E13), 31367-31389. Retrieved from https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/98JE01894 doi: 10.1029/98JE01894
[2] Hapke, B. (1981). Bidirectional reflectance spectroscopy: 1. theory. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 86 (B4), 3039-3054. Retrieved from https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/JB086iB04p03039 doi: 10.1029/JB086iB04p03039
[3] Flanner, M. G., Zender, C. S., Randerson, J. T., & Rasch, P. J. (2007). Present day climate forcing and response from black carbon in snow. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 112 (D11). Retrieved from https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2006JD008003 doi: 10.1029/2006JD008003
[4] Andrieu, F., Schmidt, F., Dout ́e, S., & Chassefiere, E. (2018). Ice state evolution during spring in richardson crater, mars. Icarus, 315 , 158 - 173. Retrieved from http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103517305274 doi: https://doi.org/10.1016/j.icarus.2018.06.019
[5] Shkuratov, Y., Starukhina, L., Hoffmann, H., & Arnold, G. (1999). A model of spectral albedo of particulate surfaces: Implications for optical properties of the moon. Icarus, 137 (2), 235-246. Retrieved from https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103598960353 doi:https://doi.org/10.1006/icar.1998.6035
[6] Bonev, B. P., James, P. B., Bjorkman, J. E., & Wolff, M. J. (2002). Regression of the mountains of mitchel polar ice after the onset of a global dust storm on mars. Geophysical Research Letters, 29 (21), 13-1-13-4. Retrieved from https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2002GL015458 doi: https://doi.org/10.1029/2002GL015458
[7] Mishchenko, M. I., Travis, L. D., & Lacis, A. A. (2002). Scattering, absorption, and emission of light by small particles. Cambridge university press.
[8] Wolf, S., & Voshchinnikov, N. V. (2004). Mie scattering by ensembles of particles with very large size parameters. Computer Physics Communications, 162(2), 113-123.
[9] Korablev, O., Bertaux, J.-L., Fedorova, A., Fonteyn, D., Stepanov, A., Kalinnikov, Y., . . . others (2006). SPICAM IR acousto-optic spectrometer experiment on Mars Express. Journal of Geophysical Research: Planets, 111 (E9).

Видео доклада

Дистанционное зондирование планет Солнечной системы

245