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. 2018. Т. 15. № 3. С. 236-242

Анализ спектров уходящего теплового излучения измеренных аппаратурой SI-1

Ю.М. Тимофеев 1 , А.В. Поляков 1 , W.-. Döhler 2 , D.-. Spänkuch 3, 2, 4 , D. Oertel 5 
1 Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
2 ранее работал в Метеорологической службе ГДР, -, Германия
3 Берлинская научная компания им. Лейбница, Берлин, Германия
4 ранее работал в Германской службе погоды, Берлин, Германия
5 ранее работал в Институте космических исследований АН ГДР, Берлин, Германия
Одобрена к печати: 19.03.2018
DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-3-236-242
Анализ интегральной формы уравнения переноса излучения показывает, что важнейшим фактором, определяющим возможности определения характеристик газового состава атмосферы по данным измерений спектров уходящего теплового ИК излучения (в том числе аппаратурой SI-1), являются величины вертикальных градиентов температуры в атмосфере. При близости вертикального градиента температуры нулю (например, при наличии температурного инверсионного слоя) полоса поглощения метана при 1300 см 1 не проявляется в спектрах прибора SI-1 (в измерениях 1977 и 1979 гг.). На основе анализа яркостных температур излучения в разных полосах поглощения (15 мкм полоса СО2, полосы озона при 9,6 мкм и метана при 7,6 мкм) получены и исследованы диаграммы рассеяния амплитуд спектральных вариаций уходящего излучения. Показано, что прибор SI-1 чувствует естественные вариации уходящего теплового излучения, обусловленные вариациями не только СО2, озона и метана, но и таких газов как H2O, HNO3 и N2O. Содержание N2O, CFC-11 и CFC-12 оценить из данных прибора SI-1 невозможно, не используя существенного пространственного усреднения спутниковых измерений для подавления случайных погрешностей измерений.
Ключевые слова: тепловое излучение, спутниковое дистанционное зондирование атмосферы, состав атмосферы
Полный текст

Список литературы:

  1. Головко В. А., Куракин В. С., Пахомов Л. А. Одновременное определение температуры, относительного геопотенциала, удельной влажности, общего содержания озона в атмосфере и температуры поверхности океана статистическим методом интерпретации излучения, измеряемого спектрометром-интерферометром // Дистанционное зондирование атмосферы со спутника «Метеор». Л.: Гидрометеоиздат, 1979. С. 79–95.
  2. Досов В. Н., Пахомов Л. А., Прохоров А. П. Определение общего содержания озона по уходящему тепловому излучению в полосе 9,6 мкм // Дистанционное зондирование атмосферы со спутника «Метеор». Л.: Гидрометеоиздат, 1979. С. 113–119.
  3. Кондратьев К. Я., Тимофеев Ю. М. Термическое зондирование атмосферы со спутников. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 410 с.
  4. Кондратьев К. Я., Тимофеев Ю. М. Метеорологическое зондирование атмосферы из космоса. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 280 с.
  5. Тимофеев Ю. М., Васильев А. В. Теоретические основы атмосферной оптики. СПб.: Наука, 2003. 474 с.
  6. Успенский А. Б., Рублев А. Н. Современное состояние и перспективы спутникового гиперспектрального атмосферного зондирования // Исследование Земли из космоса. 2013. № 6. С. 4–15.
  7. Anderson J. G., Dykema J. A., Goody R. M., Hu H., Kirk-Davidoff D. B. Absolute, spectrally-resolved, thermal radiance: a benchmark for climate monitoring from space // J. Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 2004. V. 85. P. 367–383.
  8. Bertrand T., Coppens D., Döhler W., Damiano A., Oertel D., Klaes D., Schmetz J., Spänkuch D. A Glimpse into the past: Rescuing hyperspectral SI-1 data from METEOR-28 and 29 // Proc. 2015 EUMETSAT Meteorological Satellite Conf. 21–25 Sept. 2015. Toulouse, France.
  9. Clerbaux C., Chazette P., Hadji-Lazaro J., Mdgie G., Miiller J.-F., Clough S. A. Remote sensing of CO, CH4, and O3 using a spaceborne nadir-viewing interferometer // J. Geophysical Research. 1998. V. 103. No. D15. P. 18 999–19 013.
  10. Hanel R., Conrath B. Preliminary Results from the Interferometer Experiment on Nimbus III // Science. 1969. V. 165. No. 3899. P. 1258–1260.
  11. Harries J. E., Brindley H. E., Sagoo P. J., Bantges R. J. Increases in greenhouse forcing inferred from the outgoing longwave radiation spectra of the Earth in 1970 and 1997 // Nature. 2001. V. 410. P. 355–357.
  12. Kempe V., Oertel D., Schuster R., Becker-Ross H., Jahn H. Absolute IR-spectra from the measurement of Fourier-spectrometers aboard Meteor 25 and 28 // Acta Astronautica. 1980. V. 7. No. 12. P. 1403–1416.
  13. Smith W. L., Revercomb H., Bingham G., Larar A., Huang H., Zhou D., Li J., Liu X., Kireev S. Technical note: Evolution, current capabilities, and future advances in satellite nadir viewing ultra-spectral IR sounding of the lower atmosphere // Atmospheric Chemistry and Physics. 2009. V. 9. P. 5563–5574.
  14. Wark D. Q., Hilleary D. T. Atmospheric Temperature: Successful Test of Remote Probing // Science. 1969. V. 165. No. 3899. P. 1256–1258.