Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 6. С. 263-271
Сопоставление спутниковых пассивных и наземных лидарных наблюдений зеркально отражающих слоёв облаков верхнего яруса
А.В. Скороходов
1 , С.В. Насонов
1 , А.В. Коношонкин
1 1 Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, Томск, Россия
Одобрена к печати: 22.10.2019
DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-6-263-271
Представлены результаты сопоставления спутниковых пассивных и наземных лидарных наблюдений зеркально отражающих слоёв в облаках верхнего яруса. Рассмотрены эпизоды регистрации перистой, перисто-слоистой и перисто-кучевой облачности над Томском в период с 2015 по 2017 г. Выделены группы облаков с различным расположением ориентированных хаотически и преимущественно в горизонтальной плоскости частиц. Приведено описание эпизодов наблюдения зеркально отражающих слоёв в облачности верхнего яруса над Томском. Представлены результаты анализа метеорологической обстановки исследуемого региона на основе аэрологических данных метеостанций Колпашево и Новосибирска. Показана схема используемой лазерной системы «Лоза-С». Приведены записи лидарных сигналов и степень деполяризации для исследуемых эпизодов регистрации облаков верхнего яруса. Изложено описание используемых параметров облачности и тематических продуктов спутниковой съёмки. Обсуждаются результаты восстановления характеристик облаков в моменты наблюдения зеркально отражающих слоёв по спутниковым данным MODIS. Предлагаются перспективные пути развития данной работы, направленные на улучшение качества кластеризации выделенных групп облачности, а также понимания её роли в происходящих климатических изменениях. Выдвигаются предположения относительно возможности использования пассивных спутниковых методов для определения ориентации кристаллических частиц в облаках верхнего яруса.
Ключевые слова: лидарные измерения, микрофизические параметры, облачность верхнего яруса, ориентация частиц, солнечная радиация, спутниковые данные, характеристики облаков
Полный текстСписок литературы:
- Балин Ю. С., Кауль Б. В., Коханенко Г. П. Наблюдения зеркально отражающих частиц и слоев в кристаллических облаках // Оптика атмосферы и океана. 2011. Т. 24. № 4. C. 293–299.
- Балин Ю. С., Коханенко Г. П., Клемашева М. Г., Пеннер И. Э., Насонов С. В., Самойлова С. В., Чайковский А. П. «Лоза-С» ― базовый лидар российского сегмента лидарных станций сети СНГ (CIS LiNet) // Оптика атмосферы и океана. 2017. Т. 30. № 12. С. 1065–1068.
- Беспалов Д. П., Девяткин А. М., Довгалюк Ю. А., Кондратюк В. И., Кулешов Ю. В., Светлова Т. П., Суворов С. С., Тимофеев В. И. Атлас облаков. СПб.: Изд-во Д’АРТ, 2011. 248 c.
- Волковицкий О. А., Павлова Л. Н., Петрушин А. Г. Оптические свойства кристаллических облаков. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 198 с.
- Дейвис Ш. М., Ландгребе Д. А., Филлипс Т. Л., Свейн Ф. Х., Хоффер Р. М., Ланденлауб Д. С., Сиева Ле Р. Ф. Дистанционное зондирование: количественный подход / пер. с англ. М.: Недра, 1983. 415 с.
- Кауль Б. В. Оптико-локационный метод поляризационных исследований анизотропных аэрозольных сред: дис. … д-ра физ.-мат. наук. Томск: ИОА СО РАН, 2004. 219 с.
- Коношонкин А. В. Рассеяние света на атмосферных ледяных кристаллах при лазерном зондировании: автореф. дис. … д-ра физ.-мат. наук. Томск: ИОА СО РАН, 2017. 43 с.
- Маховер З. М., Нудельман Л. А. Климатология облаков верхнего яруса. Обзор их микрофизических и оптических свойств. Радиационные свойства перистых облаков: сб. ст. / под ред. Е. М. Фейгельсон. М.: Наука, 1989. С. 6–31.
- Насонов С. В. Оптические характеристики облаков верхнего яруса и их связь с метеорологическими параметрами атмосферы: автореф. дис. … канд. физ.-мат. наук. Томск: ИОА СО РАН, 2015. 23 с.
- Облака и облачная атмосфера: справ. / под ред. Мазина И. П., Хргиана А. Х. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 647 с.
- Пчелко И. Г. Метеорологические условия полетов на больших высотах. Л.: Гидрометеоиздат, 1957. 56 с.
- Самохвалов И. В., Кауль Б. В., Насонов С. В., Животенюк И. В., Брюханов И. Д. Матрица обратного рассеяния света зеркально отражающих слоев облаков верхнего яруса, образованных кристаллическими частицами, преимущественно ориентированными в горизонтальной плоскости // Оптика атмосферы и океана. 2012. Т. 25. № 5. С. 403–411.
- Astafurov V. G., Skorokhodov A. V. Statistical model of physical parameters of clouds based on MODIS thematic data // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2018. V. 54. No. 9. P. 1202–1213
- Baum B. A., Yang P., Heymsfield A. J., Bansemer A., Cole B. H., Merrelli A., Schmitt C., Wang C. Ice cloud single-scattering property models with the full phasematrix at wavelengths from 0.2 to 100 μm // J. Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 2014. V. 146. P. 123–139.
- Konoshonkin A., Borovoi A., Kustova N., Okamoto H., Ishimoto H., Grynko Y., Förstner J. Light scattering by ice crystals of cirrus clouds: From exact numerical methods to physical-optics approximation // J. Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 2017. V. 195. P. 132–140.
- Menzel W. P. Remote sensing applications with meteorological satellites. NOAA satellite and information service. Madison, Wisconsin: University of Wisconsin, 2006. 307 p.
- Platt C. M. R. Some microphysical properties of an ice cloud from lidar observation of horizontally oriented crystals // J. Applied Meteorology. 1978. Vol. 17. P. 1220–1224.
- Winker D. M., Vaughan M. A., Omar A., Hu Y., Powell K. A. Overview of the CALIPSO Mission and CALIOP Data Processing Algorithms // J. Atmospheric and Oceanic Technology. 2009. V. 26. P. 2310–2323.