Исследование вариативности снежного покрова и альбедо по спутниковым наблюдениям и данным реанализа ERA5-Land

Рассмотрены вариации снежного покрова в Евразии (домен 0°-180° с.ш. / 0°-90° в.д.) по данным спутникового спектрометра MODIS (коллекция 6.1, набор данных MOD10C1, переменная Day CMG Snow Cover, разрешение 0,05°×0,05°) и расчётам реанализа ERA5-Land (разрешение 1,0°×1,0°). Рассматриваемый спутниковый прибор и реанализ предоставляют результаты в виде процентного заполнения ячейки пикселя снежным покровом (0-100%). Орбитальные данные были приняты за эталонные значения, относительно них была выполнена валидация расчётов реанализа.
Кроме того, была рассмотрена взаимосвязь между результатами модельных расчётов альбедо и спутниковыми измерениями альбедо поверхности (TROPOMI OFFL L3 NO2 (переменная Surface Albedo, λ=758 нм) и TROPOMI OFFL L3 CH4 (переменная Surface Albedo NIR, λ=758 нм)).
Сопоставление рассматриваемых результатов измерений проводилось на двух уровнях – глобальном (весь домен Евразии) и региональном. В первом случае данные спутникового зондирования и реанализа использовались с пространственным усреднением - 5°×5°. Для анализа региональных характеристик соответствия упомянутых параметров были выбраны несколько под-доменов с различным типом подстилающей поверхности (Прикаспийская низменность (44°−52° с.ш. / 43°−55° в.д.), Западная Сибирь (55°−65° с.ш. / 60°−80° в.д.), Гималаи (26°−36° с.ш. / 72°−97° в.д.)), для которых были выполнены сопоставления рассматриваемых величин с пространственным усреднением 1°×1°.
В качестве анализируемого периода был взят 2020 год, а именно несколько сезонов, характеризующихся разной степенью наличия снежного покрова – зимний период (15.01−15.02), весенний (15.03−15.04) и осенний (01−30.11).
Была предпринята попытка разносторонней фильтрации данных реанализа ERA5 с целью улучшения их степени корреляции со спутниковыми наблюдениями MODIS и построения наиболее логичной взаимосвязи с величинами альбедо TROPOMI. Предлагаемая фильтрация позволяет избавиться от нереалистично низких и выбивающихся из общего массива значений покрытия ячейки снежным покровом.
Характеристики корреляции между величинами снежного покрова, измеренными при помощи спутника MODIS и полученными методом реанализа (ERA5-Land), были различны для разных доменов и сезонов. Так, для общего домена Евразии в зимний период значения коэффициента корреляции R варьировали от 0,29 до 0,90, в зависимости от типа фильтрации; для весеннего периода аналогичные вариации составляли от 0,50 до 0,93. Для под-домена Прикаспийской низменности для этих же периодов вариации составляли: 0,44−0,71 и 0,47−0,52, соответственно.
Более подробный анализ полученных результатов для всех рассматриваемых периодов и доменов приведён в докладе.