Результаты СВЧ-зондирования атмосферы и океана радиометром МТВЗА-ГЯ со спутника Метеор-М № 1

Метеорологический спутник Метеор-М №1 с 29-канальным сканирующим СВЧ радиометром МТВЗА-ГЯ на борту был запущен на солнечно-синхронную круговую орбиту высотой 830 км в сентябре 2009 г. МТВЗА-ГЯ сканировал Землю под углом 65 градусов. Каналы МТВЗА-ГЯ в зависимости от решаемых задач можно разделить на две части: каналы зондировщика и каналы сканера. Для определения вертикальных профилей температуры и влажности воздуха предназначались измерения зондировщика в областях полосы поглощения кислорода на частотах 52-58 ГГц и линии водяного пара с центром на частоте 183,31 ГГц. Паросодержание атмосферы, водозапас облаков, скорость приводного ветра, характеристики морского льда и ряд других геофизических параметров предполагалось оценивать по измерениям на частотах сканера f = 10,65, 18,7, 23,8, 31,5, 36,7, 42,0, 48,0 и 91,65 ГГц на вертикальной и горизонтальной поляризациях. Основные исследования были выполнены по измерениям на частотах сканера, поскольку из-за технических проблем восстановление профилей атмосферы оказалось невозможным. Глобальные данные с МТВЗА-ГЯ охватывали период с октября 2009 г. по май 2010 г. В дальнейшем из-за выхода из строя основной и резервной памяти данные зондирования были получены только для территории России и примыкающих к ней акваторий Атлантического, Северного Ледовитого и Тихого океанов. Приемные станции ДВ РЦПОД в Хабаровске и ИАПУ ДВО РАН во Владивостоке регистрировали показания МТВЗА-ГЯ на восходящих витках Метеора-М №1, начиная примерно с 18-20°с.ш. (Южно-Китайское море). В докладе обсуждаются вопросы калибровки каналов радиометра как внутренней, так и внешней, основанной на модельных значениях яркостных температур Тя(f) тестовых участков. Для разработки алгоритмов восстановления паросодержания атмосферы V и водозапаса облаков Q были использованы массивы Тя(f), найденные путем численного интегрирования уравнения переноса излучения в системе подстилающая поверхность-атмосфера. Входными данными для расчёта служили радиозондовые измерения параметров атмосферы с судов и островов, сведения о температуре поверхности океана и скорости приводного ветра. Оценена чувствительность модельных яркостных температур к вариациям интегральных параметров атмосферы и угла визирования радиометра и рассмотрена последовательность операций в алгоритмах восстановления V и Q. Экспериментальные поля яркостных температур и восстановленные по алгоритмам поля паросодержания атмосферы V и водозапаса облаков Q применены для изучения тропических, внетропических и полярных циклонов, наблюдавшихся над Тихим океаном в 2010-2014 гг. Поля Тя(f), V и Q сравнивались с аналогичными полями, найденными по измерениям радиометров AMSR-E со спутника Aqua и AMSR2 со спутника GCOM-W1, с данными радиозондирования атмосферы и картами погоды. Исследование эволюции погодных систем выполнялось с использованием данных зондирования с нескольких спутников, включая измерения спутниковых скаттерометров, что улучшало временное разрешение и давало более полное представление о динамике атмосферных процессов. Важным направлением использования данных МТВЗА-ГЯ является зондирование морского льда. Из представленного материала следует, что по полям Тя(f) могут быть идентифицированы участки льда различной сплочённости, определено положение кромки, оценено влияние облачности и сильного ветра. Непрерывная работа сканера на протяжении 5 лет подтверждает правильность реализованных технических решений и выбора электронно-компонентной базы, что обеспечило высокие характеристики параметров прибора МТВЗА-ГЯ. Замечания по функционированию аппаратуры, которые были обнаружены на спутнике Метеор-М №1, были устранены при доработке МТВЗА-ГЯ для спутника Метеор-М №2, который был запущен в июле 2014 г. Работа выполнена при поддержке ЦКП ДВО РАН “Спутниковый мониторинг Дальнего Востока для проведения фундаментальных научных исследований ДВО РАН” и соглашения ТОИ ДВО РАН с Японским аэрокосмическим исследовательским агентством JAXA.