Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 6. С. 72-80
Интеркалибровка бортовых инфракрасных фурье-спектрометров SI-1 и ИКФС-2
Д.А. Козлов
1 , Ф.С. Завелевич
1 , Ю.М. Тимофеев
2 , А.В. Поляков
2 , И.А. Козлов
1 , И.С. Черкашин
1 1 Исследовательский центр имени М.В. Келдыша, Москва, Россия
2 Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
Одобрена к печати: 19.11.2019
DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-6-72-80
Изучение климатических изменений на основе анализа спектров уходящего ИК-излучения, регистрируемых различной спутниковой аппаратурой, требует тщательного определения состояния взаимной калибровки спектрорадиометров. В настоящей работе проведена интеркалибровка фурье-спектрометров SI-1 (спутники «Метеор-28» и «Метеор-29», 1977 и 1979 гг.) и ИКФС-2 (КА «Метеор-М» № 2, в штатной эксплуатации с 2015 г.), необходимая для уточнения полученных авторами ранее результатов по изменению ИК-спектров атмосферы за прошедшие 40 лет. В виду невозможности проведения прямых (синхронных) сопоставлений был применён метод двойных разностей, при этом в качестве опорных принимались результаты расчётов спектров уходящего излучения SI-1 и ИКФС-2 на основе данных аэрологического радиозондирования и данных о содержании углекислого газа в атмосфере, полученные с использованием известного радиационного кода высокого качества LBLRTM. Было определено, что как среднее, так и стандартное отклонение для двойных разностей SI-1 и ИКФС-2 после выборки наиболее достоверных измерений не превышают 1–2 мВт/(м2•ср•см–1) почти во всём рассматриваемом спектральном диапазоне 660–1350 см–1, что свидетельствует о хорошем согласовании взаимной калибровки двух приборов.
Ключевые слова: инфракрасный фурье-спектрометр, спутниковая аппаратура, измерение спектров атмосферы, интеркалибровка, метод двойных разностей, ИКФС-2, SI-1
Полный текстСписок литературы:
- Головин Ю. М., Завелевич Ф. С., Козлов Д. А., Козлов И. А., Монахов Д. О., Никулин А. Г., Успенский А. Б., Рублев А. Н., Кухарский А. В. Инфракрасный фурье-спектрометр ИКФС-2: результаты эксплуатации на борту метеоспутника «Метеор-М» № 2 // Исслед. Земли из космоса. 2017. № 4. С. 88–100.
- Козлов Д. А., Козлов А. А., Завелевич Ф. С., Киселева Ю. В., Козлов И. А., Кухарский А. В., Рублев А. Н., Успенский А. Б., Черкашин И. С. Оценки погрешности бортовой радиометрической калибровки ИК-зондировщика ИКФС-2 по данным сканера SEVIRI // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 6. С. 264 272.
- Козлов Д. А., Тимофеев Ю. М., Поляков А. В., Козлов И. А., Дёлер В., Ортель Д., Шпенкух Д. Методика пересчёта спектров теплового излучения атмосферы различного спектрального разрешения для взаимного сопоставления измерений бортовых инфракрасных фурье-спектрометров // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 1. С. 52–60.
- Тимофеев Ю. М., Поляков А. В., Козлов Д. А., Делер В., Ортель Д., Шпенкух Д. Сопоставление спектров уходящего теплового ИК-излучения разных лет // Исслед. Земли из космоса. 2018. № 5. С. 65–72.
- Alvarado M. J., Payne V. H., Mlawer E. J., Uymin G., Shephard M. W., Cady-Pereira K. E., Delamere J. S., Moncet J.-L. Performance of the Line-By-Line Radiative Transfer Model (LBLRTM) for temperature, water vapor, and trace gas retrievals: recent updates evaluated with IASI case studies // Atmospheric Chemistry and Physics. 2013. V. 13. P. 6687–6711.
- 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.
- Bantges R. J., Brindley H. E. On the Detection of Robust Multidecadal Changes in Earth’s Outgoing Longwave Radiation Spectrum // J. Climate. 2016. V. 29. P. 4939–4947.
- Elliott D. A., Aumann H. H., Strow L., Hannon S. Two-year comparison of radiances from the Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) and the Infrared Atmospheric Sounding Interferometer (IASI) // Proc. SPIE — Intern. Society for Optical Engineering. 2009. V. 7456. DOI: 10.1117/12.826996.
- Goody R., Anderson J., North G. Testing climate models: an approach // Bull. American Meteorological Society. 1998. V. 79. P. 2541–2549.
- Griggs J. A., Harries J. E. Comparison of spectrally resolved outgoing longwave radiation over the Tropical Pacific between 1970 and 2003 using IRIS, IMG, and AIRS // J. Climate. 2007. V. 20. P. 3982–4001.
- 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.
- Kempe V. Satellite-Fourier-spectrometer for Meteor-25: design problems and mission // Acta Astronautica. 1980. V. 7. P. 893–902.
- 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. P. 1403–1416.
- Zavelevich F., Kozlov D., Kozlov I., Cherkashin I., Uspensky A., Kiseleva Yu., Golomolzin V., Filei A. IKFS-2 radiometric calibration stability in different spectral bands // GSICS Quarterly. 2018. V. 12. No. 1. P. 4–6.