Изучение полярного переноса методами дистанционного зондирования

Фундаментальную роль для эмпирической диагностики климата играют данные наблюдений, надежность их получения и адекватность интерпретации результатов анализа. С накоплением сведений наши представления о глобальной климатической системе и изменчивости климата меняются. Чтобы выявить глобальные тренды, необходимо исследовать временной ход глобальных и полушарных значений геофизических (метеорологических, климатических) параметров. Уже ясно, что многие из них (такие, как приземная температура воздуха) характеризуются большой региональной изменчивостью. Например, подъем температуры в течение последней четверти прошлого столетия был четко выраженным на континентах Северного полушария зимой и весной. В то же время в некоторых регионах Южного полушария и в Антарктике наблюдалось небольшое круглогодичное похолодание.
Чтобы установить общие закономерности эволюции процессов, влияющих на формирование климата, следует анализировать не результаты измерений тех или иных геофизических параметров в отдельных точках, а их глобальные распределения в виде полей. Для этого необходимо иметь данные наблюдений на больших временных и пространственных масштабах, с хорошей регулярностью и плотностью покрытия. Такую возможность могут дать лишь приборы, установленные на искусственных спутниках Земли. Современные ИК- и СВЧ-радиометры регистрируют собственное излучение земных покровов, Мирового океана и атмосферы (в отличие от оптического диапазона, где принимается отраженное солнечное излучение). В последние годы накоплен определенный позитивный опыт использования спутниковой СВЧ- и ИК-радиометрии для анализа характеристик теплового и динамического взаимодействия океана и атмосферы.
Разработанные нами методики, основанные на межвитковом и кросс-аппаратном выравнивании и дополнении, позволили восполнить недостающую информацию и построить глобальные радиотепловые поля (два полных глобальных поля в сутки) по данным всех космических аппаратов серии DMSP. Семиканальные четырехчастотные СВЧ-радиометрические комплексы SSM/I, установленные на спутниках этой серии, принимают линейно поляризованное излучение на частотах 19.35, 22.24, 37.0 и 85.5 ГГц. Глобальные радиотепловые поля построены нами с достаточно хорошей временной регулярностью и плотностью покрытия. Они пригодны для изучения термодинамических процессов в системе океан—атмосфера с масштабами от сотен километров до планетарных и изменяющихся на короткопериодных (синоптических мезометеорологических), внутригодовых (среднемесячных, сезонных) и больших (межгодовых) временных масштабах. Анализ этих данных позволит продвинуться в понимании природы процессов энерго- и массообмена, приводящих к региональным и глобальным изменениям, а также к изменчивости климатической системы в целом.
Широтная и региональная изменчивость полей радиояркостной температуры, характеризующих влаго- и водозапас атмосферы, сопоставлена с природными процессами, влияющими на транспортные и диссипативные свойства системы океан – атмосфера и на климатическую систему планеты. Исследуются высоко- и низкочастотные (от суток – неделей до сезонов – лет) колебания системы Земля – атмосфера и закономерности и особенности полярного переноса. Проведен сравнительный анализ изображений на разных частотах, т.е. энергетический вклад водяного пара, а также мелко- и крупнокапельных облачных систем. Выполнить подобные оценки по оптическим и ИК-данным не представляется возможным в принципе, поскольку дистанционная информация в этих частотных каналах «поступает» от относительно тонкого (от десятков до сотни метров) верхнего слоя облачных систем.
Работа выполнена при поддержке ГРАНТа РФФИ 06-05-64276-а.