Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 6. С. 117-128
Анализ возможности расчёта элементов баланса атмосферных парниковых газов по современным данным спутникового мониторинга
И.Н. Садовский
1 , Е.В. Пашинов
1 , Д.С. Сазонов
1 1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 21.11.2023
DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-6-117-128
Работа посвящена вопросу возможности использования данных спутникового мониторинга по концентрации парниковых газов в атмосфере Земли при оценке их баланса для выделенных территорий. В самом общем случае уравнение баланса содержит несколько ключевых составляющих: внешний приток вещества в выделенную область и отток из неё, изменение интегральной массы внутри выделенного района (объёма), эмиссия вещества внутри области и его поглощение. Разница последних двух компонент представляет наибольший интерес в задачах анализа выбросов парниковых газов внутри интересующих регионов. Её нахождение невозможно без оценки величин горизонтального переноса, определяющих соотношение первых двух компонент уравнения баланса. Эта задача может быть решена при наличии данных спутникового зондирования, которые должны удовлетворять ряду требований. Среди них — максимальная площадь покрытия, высокая периодичность наблюдений, высокое пространственное разрешение, однородность, а также оценка качества предоставляемых данных. Рассмотрению указанных параметров, а также исследованию возможности использования данных современных спутниковых систем оценки газового состава атмосферы для решения описанной задачи и посвящена содержательная часть публикации. Для анализа использовались данные, поступающие в настоящее время с приборов: ACE-FTS (англ. Atmospheric Chemistry Experiment Fourier Transform Spectrometer), OCO-2 (англ. Orbiting Carbon Observatory), TANSO-FTS (англ. Thermal And Near infrared Sensor for carbon Observations — Fourier Transform Spectrometer), MOPITT (англ. Measurement Of Pollution In The Troposphere), TROPOMI (англ. Tropospheric Ozone-Monitoring Instrument), MLS (англ. Microwave Limb Sounder) и OMPS (англ. Ozone Mapping and Profiler Suite). Анализ проводился в отношении малых газовых составляющих, которые, во-первых, являются парниковыми газами, а во-вторых, могут иметь природные источники возникновения либо оказаться результатом производственной деятельности человека. В это число вошли: CO2, CH4, SO2 и N2O. Исследования показали, что по выдвинутым критериям наибольший потенциал для решения основной задачи проводимых исследований имеют данные, поступающие с прибора TROPOMI. При этом отсутствие заявленных данных по малым газовым составляющим CO2 и N2O, малое покрытие для CH4 и неоднородность данных по SO2 не позволяют в настоящее время использовать данные этого инструмента для решения задачи восстановления разницы между выбросом и поглощением парниковых газов. По указанным причинам авторами предложено апробировать технологию балансовой оценки на результатах измерений прибором TROPOMI, усреднённой по вертикальному столбу атмосферы концентрации оксида углерода.
Ключевые слова: парниковые газы, уравнение баланса, оксид углерода, TROPOMI, дистанционное зондирование
Полный текстСписок литературы:
- Ермаков Д. М., Пашинов Е. В., Кузьмин А. В. и др. Концепция расчета элементов регионального гидрологического баланса с использованием спутникового радиотепловидения // Гидрометеорология и экология. 2023. № 72. С. 470–493. DOI: 10.33933/2713-3001-2023-72-470-492.
- Crisp D. Measuring atmospheric carbon dioxide from space with the Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) // Proc. SPIE Optical Engineering + Applications. 2015. V. 9607. Article 960702. DOI: 10.1117/12.2187291.
- Flynn L., Seftor C., Larsen J., Xu P. The Ozone Mapping and Profiler Suite // Earth Science Satellite Remote Sensing: Science and Instruments. 2006. V. 1. P. 279–296. DOI: 10.1007/978-3-540-37293-6_15.
- Kaiser J. W., Heil A., Andreae M. O. et al. Biomass burning emissions estimated with a global fire assimilation system based on observed fire radiative power // Biogeosciences. 2012. No. 9. P. 527–554. DOI: 10.5194/bg-9-527-2012.
- Karminov V., Ontikov P., Santoro M. et al. Russian forest sequesters substantially more carbon than previously reported // Scientific Reports. 2021. V. 11(1). Article 12825. DOI: 10.1038/s41598-021-92152-9.
- Suto H., Kataoka F., Kikuchi N. et al. Thermal and near-infrared sensor for carbon observation Fourier transform spectrometer-2 (TANSO-FTS-2) on the Greenhouse gases Observing SATellite-2 (GOSAT-2) during its first year in orbit // Atmospheric Measurement Techniques. 2021. V. 14. P. 2013–2039. DOI: 10.5194/amt-14-2013-2021.
- Tang W., Worden H., Deeter M. et al. Assessing Measurements of Pollution in the Troposphere (MOPITT) carbon monoxide retrievals over urban versus non-urban regions // Atmospheric Measurement Techniques. 2020. V. 13. P. 1337–1356. DOI: 10.5194/amt-13-1337-2020.
- Vries J., Voors R., Mika A. et al. TROPOMI, the solar backscatter satellite instrument for air quality and climate, heads towards detailed design // Sensors, Systems, and Next-Generation Satellites XIII: Proc. SPIE. 2009. V. 7474. 747409-4. DOI: 10.1117/12.830087.
- Walker K., Sheese P., Zou J. et al. The Atmospheric Chemistry Experiment Fourier Transform Spectrometer (ACE-FTS): Mission and Validation Status // Fourier Transform Spectroscopy: Proc. Conf. 2016. DOI: 10.1364/FTS.2016.FTh4B.5.
- Waters J., Froidevaux L., Harwood R. et al. The Earth Observing System Microwave Limb Sounder (EOS MLS) on the aura satellite // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 2006. V. 44. P. 1075–1092. DOI: 10.1109/TGRS.2006.873771.