Двадцатая международная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА (Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)»
XX.A.446
Калибровка каналов имаджера радиометра МТВЗА-ГЯ по сезонным вариациям антенных температур и температуры воздуха у поверхности в Восточной Антарктиде
Митник Л.М. (1), Кулешов В.П. (1), Митник М.Л. (1), Чёрный И.В. (2), Евсеев Г.Е. (3), Стрельцов А.М. (3)
(1) Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, Владивосток, Россия
(2) ОАО «Российские космические системы», Москва, Россия
(3) АО "Российские космические системы", Москва, Россия
Микроволновый (МВ) сканирующий радиометр МТВЗА-ГЯ продолжает измерения уходящего излучения Земли с метеорологического спутника "Метеор-М № 2-2", запущенного 5 июля 2019 г. на солнечно-синхронную орбиту высотой 830 км. Сканирование Земли осуществляется по конусу под углом 65 градусов к местной нормали. Ширина полосы обзора радиометра 2500 км на восходящих орбитах и 1500 км на нисходящих. МТВЗА принимает излучение Земли на частотах имаджера в окнах прозрачности атмосферы 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 на частотах зондировщика в областях сильного поглощения кислорода (f = 52-57 ГГц) и водяного пара (f = 176-190 ГГц) на одной из поляризаций. Коррекция вариаций усиления радиометра и внутренняя калибровка выполняются по измерениям сигналов от согласованной нагрузки и холодного космоса (Чернявский и др., 2018; 2020). Внешняя калибровка каналов имаджера проводится по "горячему" тропическому лесу и "холодному" спокойному океану при безоблачных условиях, яркостные температуры которых находятся по известным (заданным) значениям поглощения в атмосферных газах и коэффициентам излучения поверхности (Митник, Митник, 2016; Сherny et al., 2010). В данной работе для калибровки каналов имаджера предлагается использовать временные ряды антенных температур (отсчетов), усредненных в пределах ровной круговой площадки диаметром 200 км, выбранной вблизи от франко-итальянской станции Concordia в Восточной Антарктиде на высоте 3230 м. Расположенная рядом автоматическая метеорологическая станция (АМС) измеряет температуру и влажность воздуха, атмосферное давление, скорость и направление ветра на высоте 2 м от поверхности. Временные ряды антенных температур на всех частотах на В- и Г-поляризациях и температуры воздуха построены с сентября 2019 г. по настоящее время. В качестве "горячих" и "холодных" областей используются средние максимальные (летние) и средние минимальные (зимние) значения отсчетов и температуры воздуха. Для средних летних и зимних условий найдены яркостные температуры. При этом предполагалось, что коэффициенты излучения фирна известны, а температура поверхности фирна равна средней температуре воздуха на частотах выше 35 ГГц. На частотах ниже 25 ГГц вместо температуры воздуха использовалась эффективная температура излучающего слоя фирна, толщина которого возрастала с повышением глубины проникновения электромагнитной волны (с уменьшением частоты зондирования) (Kar et al., 2020; Macelloni et al., 2007; Mitnik et al., 2022; Surdyk, 2002). Приведены примеры временных рядов антенных температур на различных частотах, определены максимумы и минимумы отсчетов за последние два года, определена крутизна зависимости яркостных температур от антенных, отмечены погрешности калибровки по временным рядам отсчетов над Восточной Антарктидой.
Работа выполнена в рамках госбюджетной темы № 11, регистрационный номер АААА-А17-117030110037-8.
Ключевые слова: МТВЗА-ГЯ, Метеор-М №2-2, внешняя калибровка, имаджер, Антарктида, Concordia, временные ряды, антенная температура, температура воздуха, яркостная температура
Литература:
- Митник Л.М., Митник М.Л. Калибровка и валидация - необходимые составляющие микроволновых радиометрических измерений со спутников серии Метеор-М № 2 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 1. С. 95-104.
- Чернявский Г.М., Митник Л.М., Кулешов В.П., Митник М.Л., Черный И.В. Микроволновое зондирование океана, атмосферы и земных покровов по данным спутника Метеор-М № 2 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 4. С. 78-100. DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-4-78-100.
- Чернявский Г.М., Митник Л.М., Кулешов В.П., Митник М.Л. Стрельцов А.М., Евсеев Г.Е., Черный И.В. Моделирование яркостных температур и первые результаты, полученные микроволновым радиометром MTВЗA-ГЯ со спутника Метеор-М № 2-2 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т.17. № 3. С. 51-65. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-3-51-65.
- Cherny I.V., Mitnik L.M., Mitnik M.L., Uspensky A.B., Streltsov A.M. Оn-orbit calibration of the “Meteor-M” Microwave Imager/Sounder, Proc. IGARSS 2010, Hawaii, pp. 558-561.
- Kar R., Aksoy M., Kaurejo D., Atrey P., Devadason J.A. Antarctic firn characterization via wideband microwave radiometry // Remote Sens. 2022, 14, 2258.
- Macelloni G., Brogioni M., Pampaloni P. , Cagnati A. Multifrequency microwave emission from the Dome-C area on the East Antarctic plateau: Temporal and spatial variability // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing, 2007. Vol. 45, No. 7, 2029-
- Mitnik L.M., Kuleshov V.P., Mitnik M.L., Chernyavski G.M., Cherny I.V., Streltsov A.M. Microwave radiometer MTVZA-GY on new Russian satellite Meteor-M No 2-2 and sudden stratospheric warming over Antarctica // IEEE Journal of Selected Topics of Applied Remote Sensing, 2022. Vol. 15. pp. 820-830.
- Surdyk S. Using microwave brightness temperature to detect short-term surface air temperature changes in Antarctica: An analytical approach // Remote Sens. Environ., 2002, vol. 80, no. 2, pp. 256–271
Видео доклада
Методы и алгоритмы обработки спутниковых данных
53