Расчет краткосрочной динамики глобальных полей водяного пара методом нелинейной пространственно-временной интерполяции

При исследовании динамики многомасштабных процессов в атмосфере Земли (таких как глобальный тропический циклогенез) дистанционными методами крайне важно располагать СВЧ радиометрическими данными спутниковых измерений, обеспечивающими информацию о состоянии атмосферы с шагом по времени 3 – 6 часов, глобальным пространственным покрытием и пространственным разрешением не хуже десятков километров. Спутниковой группировки, способной обеспечить измерения такого объема и качества, не существовало до настоящего момента и не предвидится в ближайшей перспективе.
Глобальные суточные радиотепловые карты, формируемые современными спутниковыми приборами (например, SSM/I), содержат лакуны (большие области пропуска данных), которые устраняют путем формирования композитных изображений, объединяющих данные нескольких идентичных приборов с разных спутников. Такие композитные данные не всегда однородны по качеству, содержат резкие временные разрывы (близкие области наблюдаются разными приборами в различное время) и даже при этих недостатках не обеспечивают требуемого разрешения по времени в 3 – 6 часов.
В [1] впервые предложено применить метод пространственно-временной интерполяции, аналогичный методу оценки и компенсации движения алгоритма MPEG-компрессии видеоданных, для построения интерполированных глобальных радиотепловых карт, отражающих динамику атмосферных процессов с требуемым временным шагом. Сопоставление результатов расчетов полей водяного пара по методу пространственно-временной интерполяции с независимой информацией БД «Глобал-ТЦ» выявило хорошее соответствие между областями локальных максимумов концентраций водяного пара и положениями зарегистрированных тропических циклонов, что подтвердило перспективность предложенного подхода. Вместе с тем было отмечено, что ряд существенных упрощений расчетного алгоритма (кусочно-линейное приближение) препятствует достижению большей точности интерполяции.
В настоящей работе проанализирована возможность отказа от кусочно-линейного приближения и обосновано введение в алгоритм интерполяции нелинейности по времени. Построен и программно реализован усовершенствованный метод пространственно-временной интерполяции, обеспечивающий расчет в нелинейном (квадратичном по времени) приближении. Обсуждаются результаты расчета по новому методу в сопоставлении с расчетами в кусочно-линейном приближении и независимой информацией БД «Глобал-ТЦ».

Литература
1. Ермаков Д.М. и др. Возможности построения краткосрочных глобальных радиотепловых изображений системы океан-атмосфера на базе программной платформы Stream Handler // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 3. С. 9-16.
2. Покровская И.В., Шарков Е.А. Тропические циклоны и тропические возмущения Мирового океана: хронология и эволюция. Версия 3.1 (1983-2005) // М.: Полиграф сервис, 2006. 728 С.