Автоматизированный оперативный комплекс восстановления радиационного баланса коротковолнового излучения подстилающей поверхности Сибирского региона по данным спутникового мониторинга

Радиационный баланс системы «атмосфера — подстилающая поверхность» является важной характеристикой климатической системы нашей планеты. Использование данных спутникового мониторинга позволяет получать данные о количестве поглощённой солнечной энергии земной поверхностью и радиационном балансе в оперативном режиме на больших территориях.

В докладе обсуждается технология оперативного мониторинга радиационного баланса подстилающей поверхности Сибирского региона, основанная на использовании модели восстановления количества поглощенного коротковолнового излучения по данным каналов 1-7 спектрорадиометра MODIS. Данная модель была разработана при помощи программного комплекса MODTRAN, позволяющего рассчитывать характеристики поля излучения, прошедшего атмосферу Земли, а также моделировать показания различных спутниковых приборов. Используемая модель для типичных состояний атмосферы и подстилающей поверхности исследуемой зоны позволяет по значениям интенсивности уходящего излучения на верхней границе атмосферы в каналах 1-7 спектрорадиометра восстановить величину уходящего потока излучения, а по этой величине рассчитать количество энергии, поглотившейся на уровне подстилающей поверхности.

Информационной базой работы являлись получаемые в Центре космического мониторинга Алтайского госуниверситета в режиме реального времени «сырые» потоки данных MODIS/Terra-Aqua, а также восстановленные по ним в цепочке оперативной обработки «распаковка — геопривязка — калибровка — создание продуктов уровня 2» параметры атмосферы и подстилающей поверхности, такие как интенсивность в каналах спектрорадиометра, полное содержание водяного пара и озона в атмосфере, аэрозольная оптическая толщина атмосферы и т. д. Дополнительно использовались данные о типе подстилающей поверхности из продукта MOD35_L2. Использование спутниковых данных в режиме реального времени позволяет восстанавливать количество поглощенной подстилающей поверхностью энергии непосредственно во время их обработки.

В докладе показана работоспособность разработанного программного комплекса для восстановления поглощенной подстилающей поверхностью солнечной энергии с пространственным разрешением 1 км, приведены результаты мониторинговых наблюдений радиационного баланса для территории Большого Васюганского болота за период апрель-сентябрь 2011-2013 г., рассмотрены границы применимости выбранной физико-математической модели и возможности её усовершенствования. Обсуждаются подходы к верификации данных регионального мониторинга.

Работа выполнена при частичной поддержке гранта РФФИ № 12-07-00545 и Интеграционного проекта СО РАН №69.