Архив
Том 21, 2024
Том 20, 2023
Том 19, 2022
Том 18, 2021
Том 17, 2020
Том 16, 2019 г.
Том 15, 2018 г.
Том 14, 2017 г.
Том 13, 2016 г.
Том 12, 2015 г.
Том 11, 2014 г.
Том 10, 2013 г.
Том 9, 2012 г.
Том 8, 2011 г.
Том 7, 2010 г.
Выпуск 6, 2009 г.
Выпуск 5, 2008 г.
Выпуск 4, 2007 г.
Выпуск 3, 2006 г.
Выпуск 2, 2005 г.
Выпуск 1, 2004 г.
Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
Ваш e-mail:
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. 2024. Т. 21. № 4. С. 9-23

Возможности использования быстрой радиационной модели CRTM для анализа данных микроволнового радиометра МТВЗА ГЯ

А.А. Филей 1 , Ю.А. Шамилова 1 
1 Дальневосточный центр НИЦ «Планета», Хабаровск, Россия
Одобрена к печати: 01.07.2024
DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-4-9-23
Рассмотрены функциональные возможности быстрой радиационной модели CRTM (англ. Community Radiative Transfer Model) для анализа и валидации измерений микроволнового радиометра МТВЗА ГЯ (Модуль температурного и влажностного зондирования атмосферы, названный в честь генерального конструктора космических систем, выдающегося учёного Г. Я. Гуськова) на борту космических аппаратов серии «Метеор-М». Представлены основные аспекты по расчёту и добавлению в CRTM весовых коэффициентов для быстрого вычисления коэффициентов пропускания атмосферы в каналах радиометра МТВЗА ГЯ. Проведена оценка вычислительной производительности и точности расчётов измерений в микроволновых каналах радиометра на примере сравнения с быстрой радиационной моделью RTTOV (англ. Radiative Transfer for TOVS (TIROS (Television InfraRed Observation Satellite) Operational Vertical Sounder))). Согласно результатам сравнения смоделированных значений яркостной температуры, полученной с помощью CRTM и RTTOV, средняя ошибка в каналах МТВЗА ГЯ не превышает 2К. Функциональные возможности CRTM позволяют не только моделировать измерения в каналах МТВЗА ГЯ, но и осуществлять построение весовых функций и якобианов, что делает CRTM отличным средством для разработки методик решения обратных задач переноса микроволнового излучения в атмосфере с целью получения различного вида информационной продукции. Кроме этого, полученный опыт расчёта весовых коэффициентов позволит в будущем реализовать функциональные возможности для моделирования измерений в каналах любых российских спутниковых приборов.
Ключевые слова: МТВЗА ГЯ, CRTM, RTTOV, «Метеор-М», моделирование, быстрая радиационная модель
Полный текст

Список литературы:

  1. Успенский А. Б., Рублев А. Н., Русин Е. В., Пяткин В. П. Быстрая радиационная модель для анализа данных гиперспектрального ИК-зондировщика спутников серии «Метеор-М» // Исслед. Земли из космоса. 2013. № 6. С. 16–24. DOI: 10.7868/S0205961413060109.
  2. Чернявский Г. М., Митник Л. М., Кулешов В. П. и др. Моделирование яркостной температуры и первые результаты, полученные микроволновым радиометром MTВЗA-ГЯ со спутника «Метеор-М» № 2-2 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 3. С. 51–65. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-3-51-65.
  3. Boukabara S.-A., Garrett K., Chenet W. et al. MiRS: An all-weather 1DVAR satellite data assimilation and retrieval system // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 2011. V. 49(9). P. 3249–3272. DOI:10.1109/TGRS.2011.2158438.
  4. Chen Y., Han Y., van Delst P., Weng F. On water vapor Jacobian in fast radiative transfer model // J. Geophysical Research. 2010. V. 115. Iss. D12. Article D12303. DOI: 10.1029/2009JD013379.
  5. Chen Y., Han Y., Weng F. Comparison of two transmittance algorithms in the community radiative transfer model: Application to AVHRR // J. Geophysical Research: Atmospheres. 2012. V. 117. Iss. D6. Article D06206. DOI: 10.1029/2011jd016656.
  6. Cherny I. V., Chernyavsky G. M., Mitnik L. M. et al. Advanced Microwave Imager/Sounder MTVZA-GY-MP for new Russian meteorological satellite // Proc. IEEE Intern. Geoscience and Remote Sensing Symp. (IGARSS). 2017. P. 1220–1223. DOI: 10.1109/IGARSS.2017.8127178.
  7. Chevallier F., Michele S. D., McNally A. P. Diverse profile datasets from the ECMWF 91-level short-range forecast: NWP SAF Rep. NWPSAF-EC-TR-010. 2006. 16 p.
  8. Clough S. A., Shephard M. W., Mlawer E. J. et al. Atmospheric radiative transfer modeling: A summary of the AER codes // J. Quantitative Spectroscopy Radiative Transfer. 2005. V. 91(2). P. 233–244. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2004.05.058.
  9. Hocking J., Saunders R., Geer A., Vidot J. RTTOV v13: Users Guide. NWPSAF-MO-UD-046 / EUMETSAT. 2022. 169 p. https://raw.githubusercontent.com/wiki/JCSDA/crtm/files/CRTM_User_Guide.pdf.
  10. Johnson B. T., Stegmann P., Dang C., van Delst P. Community Radiative Transfer Model v2.4.0: User guide / Joint Center for Satellite Data Assimilation. 2020. 208 p. DOI: 10.5281/zenodo.7415561.
  11. Johnson B. T., Dang C., Stegmann P. et al. The Community Radiative Transfer Model (CRTM), Community-focused collaborative model development accelerating research to operations // Bull. American Meteorological Society. 2023. V. 104. P. 1817–1830. DOI: 10.1175/BAMS-D-22-0015.1.
  12. Kazumori M., English S. J. Use of the ocean surface wind direction signal in microwave radiance assimilation // Quarterly J. Royal Meteorological Society. 2015. V. 141(689). P. 1354–1375. DOI: 10.1002/qj.2445.
  13. Liang X., Ignatov A., Kihai Yu. Implementation of the Community Radiative Transfer Model (CRTM) in Advanced Clear-Sky Processor for Oceans (ACSPO) and validation against nighttime AVHRR radiances // J. Geophysical Research. 2009. V. 114. Iss. D6. Article D06112. DOI: 10.1029/2008JD010960.
  14. Liebe H. J. MPM — An atmospheric millimeter-wave propagation model // Intern. J. Infrared and Millimeter Waves. 1989. V. 10(6). P. 631–650. DOI: 10.1007/BF01009565.
  15. Liebe H., Rosenkranz P., Hufford G. Atmospheric 60-GHz oxygen spectrum: New laboratory measurements and line parameters // J. Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 1992. V. 48(5–6). P. 629–643. DOI: 10.1016/0022-4073(92)90127-p.
  16. Moradi I., Goldberg M., Brath M. et al. Performance of radiative transfer models in the microwave region // J. Geophysical Research: Atmospheres. 2020. V. 125(6). Article e2019JD031831. DOI: 10.1029/2019JD031831.
  17. Rienecker M., Suarez M., Gelaro R. et al. MERRA: NASA’s Modern-Era Retrospective analysis for research and applications // J. Climate. 2011. V. 24(14). P. 3624–3648. DOI: 10.1175/JCLI-D-11-00015.1.
  18. Rosenkranz P. W. Water vapor microwave continuum absorption: A comparison of measurements and models // Radio Science. 1998. V. 33(4). P. 919–928. DOI: 10.1029/98RS01182.
  19. Rosenkranz P. W. Rapid radiative transfer model for AMSU/HSB channels // IEEE Trans. Geoscience Remote Sensing. 2003. V. 41. No. 2. P. 362–368. DOI: 10.1109/TGRS.2002.808323.
  20. Sanò P., Casella D., Camplani A. et al. A machine learning snowfall retrieval algorithm for ATMS // Remote Sensing. 2022. V. 14(6). Article 1467. DOI: 10.3390/rs14061467.
  21. Saunders R. M., Matricardi M., Brunel P. An improved fast radiative transfer model for assimilation of satellite radiance observation // Quarterly J. Royal Meteorological Society. 1999. V. 125. P. 1407–1425. DOI: 10.1256/smsqj.55614.
  22. Saunders R., Hocking J., Turner E. et al. An update on the RTTOV fast radiative transfer model (currently at version 12) // Geoscientific Model Development. 2018. V. 11. P. 2717–2737. DOI: 10.5194/gmd-11-2717-2018.
  23. Stegmann P. Transmittance Coefficient Generation / Joint Center for Satellite Data Assimilation. 2020. 17 p. https://wiki.ucar.edu/display/CRTM/Transmittance+Coefficient+Generation.
  24. Thodsan T., Wu F., Torsri K. et al. Satellite radiance data assimilation using the WRF-3DVAR system for tropical storm Dianmu // Forecasts. Atmosphere. 2022. V. 13(6). Article 956. DOI: 10.3390/atmos13060956.
  25. Turner D. D., Cadeddu M. P., Loehnert U. et al. Modifications to the water vapor continuum in the microwave suggested by ground-based 150-GHz Observations // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 2009. V. 47(10). P. 3326–3337. DOI: 10.1109/tgrs.2009.2022262.
  26. Strow L. L., Hannon S. E., Souza-Machado S. D. et al. An overview of the AIRS radiative transfer model // IEEE Trans. Geoscience Remote Sensing. 2003. V. 41(2). P. 303–313. DOI: 10.1109/TGRS.2002.808244.
  27. Weng F., Han Y., Delst P., Liu Q., Kleespies T., Yan B., Le Marshal J. JCSDA community radiative transfer model (CRTM) —Version 1 // NOAA Technical Report. 2006. 122 p.
  28. You Y., Meng H., Dong J. et al. Snowfall detection algorithm for ATMS over ocean, sea ice, and coast // IEEE J. Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. 2022. V. 15. P. 1411–1420. DOI: 10.1109/JSTARS.2022.3140768.
  29. Zou X., Xiaoyong Z., Weng Z. F. Characterization of bias of advanced Himawari Imager infrared observations from NWP background simulations using CRTM and RTTOV // J. Atmospheric and Oceanic Technology. 2016. V. 33(12). P. 2553–2567. DOI: 10.1175/JTECH-D-16-0105.1.