Региональный алгоритм восстановления температуры воздуха в приводном слое атмосферы по данным спутниковых микроволновых измерений в холодное полугодие над Беринговым морем

Важными количественными характеристиками теплового взаимодействия океана и атмосферы являются турбулентные потоки явного и скрытого тепла. Более точные оценки потоков в сочетании с более высоким пространственным и временным разрешением могут существенно улучшить результаты численного моделирования погодных систем и моделей общей циркуляции атмосферы.
При определении турбулентных потоков тепла и влаги, как правило, используется аэродинамический метод, основанный на полуэмпирических формулах, так называемых «балк-формулах». Входными параметрами, используемыми при параметризации взаимодействия между океаном и атмосферой, являются: скорость приводного ветра, температура поверхности воды, температура и влажность воздуха у морской поверхности.
В работе оценены погрешности двух алгоритмов восстановления температуры воздуха в приводном слое атмосферы по данным спутникового микроволнового зондирования для случаев холодных вторжений над Беринговым морем. Оценка проводилась на основе моделирования яркостных температур Тя(f) на вертикальной поляризации на частотах f = 19.3, 22.235и 37.0 ГГц (радиометр SSM/I, угол визирования θ = 53.4°, спутники министерства обороны США) и 50.3 и 52.8 ГГц (радиометр AMSU-A, угол визирования θ = 0.0°, спутники серии NOAA).
Приведены характеристики аэрологической базы данных, используемой при моделировании, и описана методика восстановления вертикального профиля водности облаков. Дополнительно, по данным измерений радара, установленного на спутнике Cloudsat, были получены средние величины водности форм облачности, характерных для холодных вторжений, и использованы в восстановлении вертикального профиля.
Из результатов расчетов следует, что погрешности обоих соотношений существенно выше полученных авторами алгоритмов (σ = 4.05/4.93 оС). В диапазоне сравнительно низких температур (-18 - -8 оС) рассчитанные значения температуры воздуха, в среднем, значительно выше измеренных (на 2 – 8 оС), что существенно влияет на оценки потока явного тепла при холодных вторжениях.
Предложен региональный алгоритм оценки температуры воздуха в приводном слое атмосферы при холодных вторжениях, основанный на спутниковых измерениях яркостных температур на частотах υ1 = 52.8 и υ2 = 53.6 ГГц на вертикальной и горизонтальной поляризациях, соответственно. Проведена валидация алгоритма на основе сопряженных данных спутниковых измерений AMSU-A (спутники NOAA-K, M, N и METOP-A) и 11 океанических буев NDBC, расположенных в Беринговом море и заливе Аляска. Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ № 09-05-13569-офи_ц и ДВО РАН № 10-III-В-07-045.