Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
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. 2019. Т. 16. № 6. С. 9-30

Первый в мире эксперимент по микроволновому зондированию Земли из космоса на спутнике «Космос-243»

Б.Г. Кутуза 1 , Л.М. Митник 2 , А.Б. Аквилонова 3 
1 Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Москва, Россия
2 Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, Владивосток, Россия
3 Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Фрязинский филиал, Фрязино, Московская обл., Россия
Одобрена к печати: 18.10.2019
DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-6-9-30
23 сентября 2018 г. исполнилось 50 лет с момента запуска на орбиту спутника «Космос 243»* с четырьмя радиометрами сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона, которые измеряли тепловое излучение атмосферы и поверхности Земли на длинах волн 0,8; 1,35; 3,4 и 8,5 см. Изложена история исследований по разработке СВЧ-радиометрических методов дистанционного зондирования природной среды и созданию передовой для того времени аппаратуры. Рассмотрены характеристики радиометров, основные результаты эксперимента и возможности совместного анализа СВЧ-измерений со спутниковыми данными в видимом и инфракрасном диапазонах длин волн. Впервые были одновременно восстановлены полное содержание воды в облаках W, водяного пара в атмосфере Q, температура поверхности океана, выявлены области осадков и штормовых ветров. По спутниковым данным построены поля водяного пара, получены зависимости W и Q от широты для отдельных океанов и всего Мирового океана, оценена масса водяного пара и воды в облаках в атмосфере Земли; определены приращения яркостной температуры в атмосферных фронтах, в зонах осадков, во внутритропической зоне конвергенции. Определены положение кромки и сплочённость морских льдов вокруг Антарктиды, объяснены особенности СВЧ-излучения материковых льдов. Для земных покровов показано влияние влажности и структуры верхнего слоя поверхности и рельефа на яркостную температуру. Отмечено, что новое направление дистанционного зондирования Земли из космоса, начало которому было положено первым в мире экспериментом на спутнике «Космос-243», интенсивно развивается в настоящее время.
Ключевые слова: СВЧ-зондирование Земли, «Космос-243», восстановление геофизических параметров
Полный текст

Список литературы:

  1. Аквилонова А. Б. Кутуза Б. Г. Радиотепловое излучение облаков // Радиотехника и электроника. 1978. Т. 23. № 9. С. 1792–1806.
  2. Аквилонова А. Б., Кутуза Б. Г., Митник Л. М. Широтное распределение интегральной водности облаков над земным шаром по данным измерений с ИСЗ «Koсмос-243»: препринт. М.: ИРЭ АН СССР, 1970. 12 с.
  3. Аквилонова А. Б., Крылова М. С., Кутуза Б. Г., Митник Л. М. Некоторые характеристики фронтальной облачности по данным СВЧ-радиометрических измерений со спутника «Koсмос-243»: препринт № 58. М.: ИРЭ АН СССР, 1971. 20 с.
  4. Алексеева И. А., Митник Л. М. Структура внутритропической зоны конвергенции по данным радиометрических измерений со спутника «Koсмос-243»: препринт. М.: ИРЭ АН СССР, 1970. 20 с.
  5. Арманд Н. А., Башаринов А. Е. Исследование Земли с летательных аппаратов. Результаты, полученные с помощью радиофизических методов: научное сообщение на заседании Президиума АН СССР. 1977. С. 28–38.
  6. Башаринов A. Е., Кутуза Б. Г. Исследование радиоизлучения и поглощения облачной атмосферы в миллиметровом и сантиметровом диапазонах волн // Тр. Гл. геофиз. обсерватории им. А. И. Воейкова. 1968. Вып. 222. С. 100–110.
  7. Башаринов А. Е., Митник Л. М. Особенности поля влажности над океаном по данным радиометрических сверхвысокочастотных измерений с ИСЗ «Koсмос-243» // Метеорология и гидрология. 1970. № 10. С. 13–18.
  8. Башаринов А. Е., Шутко А. М. Исследование взаимосвязи характеристик поля теплового радиоизлучения с состоянием поверхности акваторий: препринт № 63. М.: ИРЭ АН СССР, 1971. 29 с.
  9. Башаринов А. Е., Егоров С. Т., Колосов М. А., Кутуза Б. Г. Особенности метода сверхвысокочастотного радиометрического зондирования атмосферы с летательных аппаратов // Тр. Гл. геофиз. обсерватории им. А. И. Воейкова. 1968. Вып. 222. С. 153–158.
  10. Башаринов А. Е., Гурвич А. С., Егоров С. Т. Определение геофизических параметров по данным теплового радиоизлучения, полученного со спутника «Koсмос-243» // Докл. Акад. наук СССР. 1969. Т. 188. С. 1273–1276.
  11. Башаринов А. Е., Гурвич А. С., Тучков Л. Т., Шифрин К. С. Исследование поля радиотеплового излучения Земли // Изв. Акад. наук СССР. Физика атмосферы и океана. 1970. Т. 6. № 4. С. 366–381.
  12. Башаринов А. Е., Гурвич А. С., Егоров С. Т., Жуков В. И., Курская А. А., Малафеев Л. И., Матвеев Д. Т., Михаилов А. С., Шутко А. М. (1971а) Результаты наблюдения радиоизлучения земной поверхности по данным эксперимента на ИСЗ «Koсмос-243» // Космические исследования. 1971. Т. 9. Вып. 2. С. 268–279.
  13. Башаринов А. Е., Курская А. А., Тучков Л. Т. (1971б) Измерение микроволнового излучения ледовых покровов в полярных районах: препринт № 69. М.: ИРЭ АН СССР, 1971. 17 с.
  14. Башаринов А. Е., Гурвич А. С., Егоров С. Т. Радиоизлучение Земли как планеты. М.: Наука, 1974. 188 с.
  15. Башаринов А. Е., Бородин Л. Ф., Гурвич А. С., Μалкевич М. С., Шутко А. М. Исследование состояния материковых покровов и акваторий методами СВЧ радиометрии // Успехи физ. наук. 1975. Т. 16. Вып. 4. С. 743–746.
  16. Горбунов М. Е., Кутуза Б. Г. «Космос-243» ― начало развития методов микроволновой радиометрии атмосферы и поверхности Земли // Изв. Российской акад. наук. Физика атмосферы и океана. 2018. Т. 54. № 3. С. 321–329.
  17. Горелик А. Г., Калашников В. В., Фролов Ю. А. Определение общего влагосодержания атмосферы по её собственному радиоизлучению // Тр. Центральной аэролог. обсерватории. Спутниковая метеорология. 1972. Вып. 103. С. 3–20.
  18. Гурвич А. С., Егоров С. Т. Определение температуры поверхности моря по её тепловому радиоизлучению // Изв. Акад. наук СССР. Физика атмосферы и океана. 1966. Т. 2. № 3. С. 305–308.
  19. Гурвич А. С., Тиме Н. С. О вариациях поглощения и яркостной температуры атмосферы // Изв. Акад. наук СССР. Физика атмосферы и океана. 1966. Т. 2. № 8. С. 814–819.
  20. Гурвич А. С., Демин В. В. Определение полной массы водяного пара в атмосфере по измерениям спутника «Koсмос-243» // Изв. Акад. наук СССР. Физика атмосферы и океана. 1970. Т. 6. С. 453–457.
  21. Гурвич А. С., Кутуза Б. Г. «Koсмос-243» ― первый в мире эксперимент по исследованию Земли из космоса радиофизическими методами // Исслед. Земли из космоса. 2010. № 2. С. 14–25.
  22. Гурвич А. С., Демин В. В., Домбковская Е. П. Использование спутниковых карт общего влагосодержания в синоптическом анализе // Метеорология и гидрология. 1970. № 8. С. 30–35.
  23. Гурвич А. С., Калинин В. И., Матвеев Д. Т. Влияние внутренней структуры ледников на их тепловое радиоизлучение // Изв. Акад. наук СССР. Физика атмосферы и океана. 1973. Т. 9. № 12. С. 1247–1256.
  24. Домбковская Е. П., Митник Л. М. Комплексный анализ результатов измерений со спутников электромагнитного излучения в оптическом, инфракрасном и радиодиапазонах: препринт. М.: ИРЭ АН СССР, 1970. 18 с.
  25. Жевакин С. А., Наумов А. Л. Распространение сантиметровых, миллиметровых и субмиллиметровых радиоволн в земной атмосфере // Изв. высших учеб. заведений. Радиофизика. 1967. Т. 10. № 9–10. С. 1213–1243.
  26. Кутуза Б. Г., Митник Л. М., Шутко А. М. Яркостные контрасты облаков и дождей в сверхвысокочастотном диапазоне // Тр. Гидрометцентра СССР. 1969. Вып. 50. С. 86–92.
  27. Кутуза Б. Г., Данилычев М. И., Яковлев О. И. Спутниковый мониторинг Земли. Микроволновая радиометрия атмосферы и поверхности. М.: ЛЕНАНД, 2015. 336 с.
  28. Марцинкевич Л. М., Матвеев Д. Т. О связи уходящего микроволнового излучения с состоянием поверхности моря (по данным спутника «Koсмос-243») // Метеорология и гидрология. 1971. № 8. С. 50–56.
  29. Матвеев Д. Т. Экспериментальное исследование температурного поля морской поверхности по её тепловому излучению в радиодиапазоне // Изв. Акад. наук СССР. Физика атмосферы и океана. 1968. Т. 4. № 5. C. 508–517.
  30. Митник Л. М. Методика определения влагосодержания атмосферы по радиометрическим измерениям сверхвысокочастотного излучения с ИСЗ // Тр. Гидрометцентра СССР. 1969. Вып. 50. С. 94–102.
  31. Митник Л. М. Измерения влагосодержания над акваториями океанов с помощью СВЧ радиометров, установленных на спутнике «Koсмос-243» // Тр. Центральной аэролог. обсерватории. Спутниковая метеорология. 1972. Вып. 103. С. 64–72.
  32. Митник Л. М., Шутко А. М. О влиянии состояния морской поверхности на точность определения влагосодержания атмосферы и водозапаса облаков при радиометрических измерениях с искусственных спутников Земли // Метеорология и гидрология. 1970. № 10. С. 72–75.
  33. Обухов А. М., Татарская М. С. Поле интегрального влагосодержания атмосферы над Южным полушарием по измерениям теплового радиоизлучения на спутнике «Космос-243» // Метеорология и гидрология. 1969. № 11. С. 36–39.
  34. Обухов А., Ильичев Д., Башаринов А., Гурвич А., Егоров С. Радиотелескопы смотрят на Землю // Правда. 21 янв. 1969. № 21(18434).
  35. Обухов А. М., Башаринов А. Е., Васильев А. С., Гурвич А. С., Демин В. В., Егоров С. Т., Кутуза Б. Г., Малафеев Л. И., Матвеев Д. Т., Митник Л. М., Федоров Н. К. Исследование атмосферы по собственному радиотепловому излучению на ИСЗ «Koсмос-243» // Космич. исслед. 1971. Т. 9. № 1. С. 66–73.
  36. Рабинович Ю. И., Щукин Г. Г. Определение содержания водяного пара в атмосфере по измерению микроволнового излучения // Тр. Гл. геофиз. обсерватории им. А. И. Воейкова. 1968. Вып. 222. С. 62–73.
  37. Радиометрический способ обнаружения областей дождевых образований с ЛА: а. с. 228096 СССР / Башаринов А. Е., Егоров С. Т., Колосов М. А., Кутуза Б. Г. № 951474/38. 1963.
  38. Соломонович А. Е., Атаев О. М. Тепловое излучение и поглощение в земной атмосфере радиоволн 8 мм диапазона // Изв. высших учеб. заведений. Радиофизика. 1960. Т. 3. № 4. С. 606–613.
  39. Тихий океан. Т. 2. Гидрология Тихого океана. М.: Наука, 1968. 524 с.
  40. Тучков Л. Т., Башаринов А. Е., Колосов М. А., Курская А. А. Тепловое радиоизлучение ледяного покрова в СВЧ-диапазоне // Тр. Гл. геофиз. обсерватории им. А. И. Воейкова. 1968. Вып. 222. С. 159–161.
  41. Чернявский Г. М., Митник Л. М., Кулешов В. П., Митник М. Л., Черный И. В. Микроволновое зондирование океана, атмосферы и земных покровов по данным спутника Метеор-М № 2 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 4. С. 78–100.
  42. Шифрин К. С., Рабинович Ю. И., Щукин Г. Г. Исследование поля микроволнового излучения в атмосфере // Тр. Гл. геофиз. обсерватории им. А. И. Воейкова. 1968. Вып. 222. С. 5–18.
  43. Шутко A. M. СВЧ-радиометрия водной поверхности и почвогрунтов. М.: Наука, 1986. 190 с.
  44. Basharinov A. E., Egorov S. T., Gurvich A. S., Obuchov A. M. Some results of microwave sounding of the atmosphere and ocean from the satellite Cosmos-243 // Space Research. 1971. V. 11. P. 593–600.
  45. Katsaros K. B., Mitnik L. M., Black P. G. Microwave instruments for observing tropical cyclones // Typhoon Impacts and Crisis Management. Berlin, Heidelberg: Springer, 2014. P. 5–61.
  46. Kostianoy A. G., Ginzburg A. I., Kopelevich O. V., Kudryavtsev V. N., Lavrova O. Yu., Lebedev S. A., Mitnik L. M., Mityagina M. I., Smirnov V. G., Stanichny S. V., Troitskaya Yu. I. Ocean Remote Sensing in Russia / ed. S. Liang // Comprehensive Remote Sensing. Oxford: Elsevier, 2018. V. 8. P. 284–325.
  47. Mitnik L., Kuleshov V., Mitnik M., Streltsov A. M., Cherniavsky G., Cherny I. Microwave scanner sounder MTVZA-GY on new Russian meteorological satellite Meteor-M No. 2: modeling, calibration and measurements // IEEE J. Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. 2017. V. 10. No. 7. P. 3036–3045.
  48. Wilson W. S., Fellous J.-L., Kawamura H., Mitnik L. A history of oceanography from space // Remote Sensing of Environment. Manual of remote sensing. American Society for Photogrammetry and Remote Sensing. 2006. V. 6. P. 1–31.