ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 5. С. 278-284

Анализ и верификация высотного профиля температуры атмосферы для района г. Казани по данным радиопросвечивания на трассах спутник-спутник

О.И. Яковлев 1 , А.П. Шлычков 2 , О.Г. Хуторова 3 , А.А. Павельев 1 , А.Г. Павельев 1 , С.С. Матюгов 1 
1 Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН , Фрязино, Россия
2 Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, Казань, Россия
3 Казанский федеральный университет, Казань, Россия
Одобрена к печати: 07.07.2017
DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-5-278-284
Сравниваются зависимости температуры атмосферы от высоты, измеренные в период с 2007 по 2010 г. в районе г. Казани метеорологическими радиозондами и радиозатменным методом. Радиозондовые аэрологические измерения атмосферы проводились два раза в сутки в 0 и 12 часов мирового времени UTC, т.е. в 4 и 16 часов местного времени. Затменное радиопросвечивание осуществлялось радиоволнами дециметрового диапазона, излучавшимися навигационными спутниками GPS и принимавшимися на низкоорбитальных спутниках Formosat-3 при заходе их за лимб Земли по отношению к спутнику-передатчику. Несмотря на то, что радиозатменная система обеспечивает около 2000 радиопросвечиваний атмосферы в сутки для различных районов Земли, при анализе точности определений высотной зависимости температуры для конкретного небольшого климатического района удается получить всего одно радиопросвечивание за двое-трое суток, осуществленное в произвольное местное время. Приводятся данные о высотных профилях температуры, полученные двумя способами в разные сезоны года, в диапазоне высот от 0,5 до 25 км. Сравниваются данные 43 сеансов затменных зондирований и аэрологических измерений, отличающихся по времени не более чем на 1 ч и не более 250 км по расстоянию между радиозондом и районом, над которым проводилось радиопросвечивание атмосферы. Показано, что при указанных условиях на высотах более 6 км разница в значениях температуры, измеренной двумя методами, не превосходит ±2°С. При низкой влажности в зимний сезон радиозатменные и метеорологические данные на высотах 1–3 км отличались не более чем на 4°С. В летнее время на высотах ниже 4 км радиозатменный метод дает существенно заниженные значения температуры из-за влияния влажности воздуха. Результаты определения вертикальных градиентов температуры в средней тропосфере отличаются не более чем на ±0,6°С/км, а высоты тропопаузы — на ±0,5 км.
Ключевые слова: затменное радиопросвечивание, спутники, GPS, Formosat, атмосфера, температура
Полный текст

Список литературы:

  1. Елисеев С.Д., Яковлев О.И. О радиопросвечивании атмосферы Земли в диапазоне миллиметровых радиоволн // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 1989. Т. 32. № 1. С. 3–10.
  2. Кутуза Б.Г., Данилычев М.В., Яковлев О.И. Спутниковый мониторинг Земли: Микроволновая радиометрия атмосферы и поверхности. М.: URSS, 2016. 336 с.
  3. Матюгов С.С., Яковлев О.И., Вилков И.А. Поглощение сантиметровых и дециметровых радиоволн при затменных экспериментах на трассах спутник-спутник // Радиотехника и электроника. 1994. Т. 39. № 8-9. С. 1251–1258.
  4. Павельев А.Г., Матюгов С.С., Яковлев О.И. Спутниковый глобальный мониторинг атмосферы и ионосферы // Радиотехника и электроника. 2008. Т. 53. № 9. С. 1081–1093.
  5. Яковлев О.И., Павельев А.Г., Матюгов С.С. Развитие спутникового радиозатменного метода мониторинга атмосферы и ионосферы // Успехи современной радиоэлектроники. 2002. № 9. С. 8–16.
  6. Яковлев О.И., Матюгов С.С. Анализ атмосферного поглощения сантиметровых радиоволн на затменных трассах спутник-спутник // Радиотехника и электроника. 2005. Т. 50. № 3. С. 277–284.
  7. Яковлев О.И., Павельев А.Г., Матюгов С.С. Спутниковый мониторинг Земли: Радиозатменный мониторинг атмосферы и ионосферы. М.: URSS. 2010. 208 с.
  8. Kursinski E.R., Hajj G.A. A comparison of water vapor derived from GPS occultations and global weather analyses // J. Geophysical Research. 2001. Vol. 106. No. D1. P. 1113–1138.
  9. Nishida M., Tsuda T., Rocken C., Ware H., Nakane H., Sugimoto N. Verification of temperature profiles obtained by GPS occultation technique with radiosonde and lidar measurements in tropical and subtropical regions // J. Meteorological Society of Japan. 2000. Vol. 78. P. 691–705.
  10. Rocken C., Anthes R., Exner M., Hunt D., Sokolovskiy S., Ware R., Gorbunov M., Schreiner W., Feng D., Herman B., Kuo Y.-H., Zou X. Analysis and validation of GPS/MET data in the neutral atmosphere // J. Geophysical Research. 1997. Vol. 102. No. D25. P. 29 849–29 866.
  11. Schmidt T., Wickert J., Beyerle G., Reigber C. Tropical tropopause parameters derived from GPS radio occultation measurements with CHAMP // J. Geophysical Research. 2004. Vol. 109. No. D13, P. 1–13.
  12. Steiner A., Pirscher B., Foelsvhe U., Kirchengast G. (Eds). New horizons in occultation research. Studies in atmosphere and climate. Heidelberg: Springer, 2009. 316 p.
  13. Ware R., Exner M., Feng D., Gorbunov M., Hardy K., Herman B. GPS sounding of the atmosphere from low Earth orbit // Bull. American Meteorological Society. 1996. Vol. 77. No. 1. P. 19–55.