Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 5. С. 49-62
Системы спутникового дистанционного зондирования малых газовых компонент атмосферы
А.А. Тронин
1 , Г.М. Неробелов
1 , М.П. Васильев
1 1 Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН СПб ФИЦ РАН, Санкт-Петербург, Россия
Одобрена к печати: 26.08.2024
DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-5-49-62
Среди малых газовых компонент атмосферы выделяется группа газов и примесей — загрязнителей атмосферного воздуха: аэрозоль, диоксиды азота и серы, формальдегид и оксид углерода. Измерение параметров этих загрязнителей имеет большое значение для характеристики экологических и биогеохимических процессов в тропосфере и мониторинга качества воздуха. В последние десятилетия развивается система дистанционных методов получения информации о загрязнении атмосферы, основанная на приборах дистанционного зондирования Земли. В обзоре рассмотрено состояние технических средств дистанционного зондирования Земли для измерения малых газовых компонент тропосферы. Проанализировано развитие аппаратуры, устанавливаемой на солнечно-синхронных и геостационарных спутниках, приведены спектральные, пространственно-временные и технические характеристики приборов. Результаты анализа показали, что в настоящее время отмечается тенденция к построению трёхуровневой системы наблюдений, включающей геостационарные спутники, приборы на высоких солнечно-синхронных орбитах и наблюдения с низкоорбитальных аппаратов, например с Международной космической станции. При этом происходит постоянное улучшение пространственного разрешения аппаратуры, однако спектральное разрешение изменяется мало. Также наблюдается значительный рост скорости передачи информации. Полученные результаты могут быть использованы при выборе источников данных для мониторинга концентрации малых газовых компонент атмосферы как на больших территориях, так в конкретных регионах России.
Ключевые слова: малые газовые компоненты атмосферы, загрязнители атмосферного воздуха, дистанционное зондирование Земли, спектрометр
Полный текстСписок литературы:
- Бриль А. А., Константинова А. М., Лупян E. А., Бурцев М. А. Возможности работы ЦКП «ИКИ-Мониторинг» с информацией о малых газовых составляющих, получаемой на основе данных спутникового мониторинга // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 5. С. 85–95. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-5-85-95.
- Бузников А. А. Академик К. Я. Кондратьев — выдающийся ученый и организатор науки // Всероссийская науч. конф. с международным участием «Земля и космос» к столетию академика РАН К. Я. Кондратьева: сб. ст. Санкт-Петербург: ООО «Мономакс», 2020. С. 4–13.
- Трохимовский А. Ю., Кораблев О. И., Иванов Ю. С. и др. Инфракрасный канал научной аппаратуры «Дриада» для измерения содержания парниковых газов из космоса // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 6. С. 50–60. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-6-50-60.
- Bovensmann H., Burrows J. P., Buchwitz M. et al. SCIAMACHY — Mission objectives and measurement modes // J. Atmospheric Sciences. 1999. V. 56(2). P. 127–150. DOI: 10.1175/1520-0469(1999)056<0127:SMOAMM>2.0.CO;2.
- Burrows J. P., Hölzle E., Goede A. P. H. et al. SCIAMACHY — Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Chartography // Acta Astronautica. 1995. V. 35. No. 7. P. 445–451. https://doi.org/10.1016/0094-5765(94)00278-T.
- Burrows J. P., Weber M., Buchwitz M. et al. The Global Ozone Monitoring Experiment (GOME): Mission, instrument concept, and first scientific results // J. Atmospheric Sciences. 1999. V. 56(2). P. 151–175. DOI: 10.1175/1520-0469(1999)056<0151:TGOMEG>2.0.CO;2.
- Burrows J., Borrell P., Platt U. The remote sensing of tropospheric composition from space. Verlag, Heidelberg: Springer, 2011. 532 p. DOI: 10.1007/978-3-642-14791-3.
- Duncan B. N., Prados A. I., Lamsal L. N. et al. Satellite data of atmospheric pollution for U. S. air quality applications: Examples of applications, summary of data end-user resources, answers to FAQs, and common mistakes to avoid // Atmospheric Environment. 2014. V. 94. P. 647–662. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2014.05.061.
- Green R., Mahowald N., Ung Ch. et al. The Earth surface mineral dust source investigation: An Earth science imaging spectroscopy mission // 2020 IEEE Aerospace Conf. 2020. P. 1–15. DOI: 10.1109/AERO47225.2020.9172731.
- Haney C., Doelling D. R., Su W. et al. Radiometric Stability Assessment of the DSCOVR EPIC Visible Bands Using MODIS, VIIRS, and Invariant Targets as Independent References // Frontiers in Remote Sensing. 2021. V. 2. Article 16. https://doi.org/10.3389/frsen.2021.765913.
- Korablev O., Vandaele A. C., Montmessin F. et al. No detection of methane on Mars from early ExoMars Trace Gas Orbiter observations // Nature. 2019. V. 568(7753). P. 517–520. DOI: 10.1038/s41586-019-1096-4.
- Krueger A. J., Heath D. F., Mateer C. L. Variations in the stratospheric ozone field inferred from Nimbus satellite observations // Pure Applied Geophysics. 1973. V. 106. P. 1254–1263. DOI: 10.1007/BF00881077.
- Liu C., Hu Q., Zhang C. et al. First Chinese ultraviolet–visible hyperspectral satellite instrument implicating global air quality during the COVID-19 pandemic in early 2020 // Light: Science and Applications. 2022. V. 11. Article 28. https://doi.org/10.1038/s41377-022-00722-x.
- Martin R. V. Satellite remote sensing of surface air quality // Atmospheric Environment. 2008. V. 42. P. 7823–7843. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2008.07.018.
- Rahman M. M. Recommendations on the measurement techniques of atmospheric pollutants from in situ and satellite observations: a review // Arabian J. Geosciences. 2023. V. 16. Article 326. DOI: 10.1007/s12517-023-11410-4.
- Zhang C., Liu C., Chan K. L. et al. First observation of tropospheric nitrogen dioxide from the Environmental Trace Gases Monitoring Instrument onboard the GaoFen-5 satellite // Light: Science and Applications. 2020. V. 9. Article 66. https://doi.org/10.1038/s41377-020-0306-z.
- Zhao M., Si F., Zhou H. et al. Pre-launch radiometric characterization of EMI-2 on the GaoFen-5 series of satellites // Remote Sensing. 2021. V. 13. Article 2843. https://doi.org/10.3390/rs13142843.