Атмосферная коррекция данных спектрорадиометра MODIS

Cигналы, измеренные прибором космического базирования, не могут быть сразу использованы для восстановления коэффициентов спектральной яркости (КСЯ) подстилающей поверхности (ПП). Причиной является как изменение атмосферой сформированного объектом ПП сигнала при его распространении по трассе «ПП – спутник» и влияние атмосферы на угловое распределение поступающего на этот объект солнечного излучения, так и вклад в показание прибора соседних объектов через многократное рассеяние отраженного излучения.

Процедуру исключения из показаний спутникового детектора вклада атмосферных процессов принято называть атмосферной коррекцией. Получаемые после коррекции данные как бы соответствуют условиям съёмки, когда между прибором и подстилающей поверхностью нет атмосферы.

Необходимость проведения атмосферной коррекции данных спутникового прибора для каждого свободного от облачности пикселя приводит к тому, что спектрорадиометр, используемый для мониторинга характеристик ПП, должен также обладать возможностями восстановления характеристик основных быстро меняющихся компонентов атмосферы (прежде всего, аэрозольной оптической толщины (АОТ) атмосферы и общего количества водяного пара) по полученным в процессе съёмки сцены интенсивностям. Так, например, установленный на метеорологических спутниках серии NOAA радиометр AVHRR не позволяет проводить восстановление характеристик ПП. Главной причиной является невозможность получения оценки АОТ для анализируемого пикселя сцены.

Только с выводом на орбиту спутника Terra в декабре 1999 со спектрорадиометром MODIS на борту в рамках программы EOS (Earth Observing System)/НАСА с каналами, согласованными с предварительно разработанными алгоритмами восстановления ключевых элементов системы «атмосфера + подстилающая поверхность Земли», появилась возможность операционного восстановления КСЯ ПП.

В данном докладе представлены данные по КСЯ ПП Сибирского региона в диапазоне 0,47 – 2,13 мкм, полученные в Центре космического мониторинга Алтайского госуниверсита по измеренным MODIS интенсивностям с использованием пакета IMAPP и базовых алгоритмов PGE 03, 11. Особое внимание в докладе уделяется двум проблемам: этапу атмосферной коррекции, на котором производится восстановление АОТ, поиск очагов пожаров и оценка АОТ дымовых шлейфов, и анализу влияния атмосферных эффектов на NDVI.

Восстановление АОТ является, безусловно, ключевым элементом процедуры атмосферной коррекции. Это обусловлено не только большим вкладом аэрозоля в показания каналов MODIS в видимом и ближнем ИК-диапазонах, но и отсутствием других оперативных данных по АОТ, которые могли бы быть использованы при коррекции.

Выполненные нами исследования подтверждают вывод работы (Vermote E.F. et al., Remote Sens. Environ., 2002, v.83, p.97) о том, что «аэрозольный эффект» в NDVI не устраняется полностью даже при использовании самой чистой сцены в 16-дневный период. В лесопожарный период в Сибирском регионе, где присутствует как дымовой аэрозоль региона, так и аэрозоль, поступающий из центральной и восточной частей России, этот эффект может существенно исказить картину состояния растительного покрова.

В силу сложности разделения городского и дымового аэрозоля при восстановлении АОТ атмосферы над сушей, для осуществления более точной атмосферной коррекции, по мнению авторов, требуется включение в вычислительные комплексы обработки спутниковых данных блока переноса дымового аэрозоля.