Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 5. С. 275-287
Данные микроволновых радиометрических измерений комплексных подспутниковых наблюдений морского льда с борта атомного ледокола «Ямал» в мае 2024 года
Д.М. Ермаков
1, 2 , А.В. Кузьмин
1 , В.В. Тихонов
1, 3, 4 , Т.А. Алексеева
3, 1 , С.С. Сероветников
3 , Е.В. Афанасьева
3, 1 , В.Д. Котельников
3 1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
2 Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Фрязино, Московская обл., Россия
3 Арктический и антарктический научно-исследовательский институт, Санкт-Петербург, Россия
4 Институт водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул, Россия
Одобрена к печати: 01.10.2024
DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-5-275-287
В мае 2024 г. в рамках экспедиции ЛЕД-СМП-1/2024 одновременно с проведением специальных судовых ледовых наблюдений состоялся подспутниковый эксперимент по натурным измерениям собственного микроволнового излучения морского ледяного покрова, организованный совместно Арктическим и антарктическим научно-исследовательским институтом и Институтом космических исследований РАН. Наблюдения выполнялись в акватории Карского моря в двух основных режимах, соответствующих геометрии измерений отечественного радиометра МТВЗА-ГЯ (Модуль температурно-влажностного зондирования атмосферы, ГЯ — в память о Геннадии Яковлевиче Гуськове (1918–2002)) и зарубежных спутниковых микроволновых радиометров SSMIS (англ. Special Sensor Microwave Imager/Sounder), AMSR-2 (англ. Advanced Microwave Scanning Radiometer) на частотах 5,4; 19,0; 22,2; 36; 92 ГГц. Дополнительно проводились регулярные сеансы наблюдений атмосферы под различными зенитными углами с радиометрической калибровкой по внешним эталонным нагрузкам. В совокупности в сеансах наблюдений с 16 по 24 мая накоплено около 112 ч записей микроволновых радиометрических измерений, сопровождённых координатно-временной привязкой, фиксацией углов визирования, а также регистрацией метеоусловий и параметров ледовой обстановки. Накопленные данные планируется использовать для уточнения диэлектрических характеристик различных типов морского льда в микроволновом диапазоне, а также для проверки и развития алгоритмов восстановления параметров морского ледяного покрова по измерениям спутниковых микроволновых радиометров. Полученные в эксперименте данные детально описаны в настоящей работе и представлены в открытом доступе на серверах Центра коллективного пользования «ИКИ-Мониторинг».
Ключевые слова: морской лёд, натурные наблюдения, подспутниковый эксперимент, микроволновая радиометрия, параметры ледяного покрова
Полный текстСписок литературы:
- Алексеева Т. А., Сероветников С. С., Макаров Е. И., Бородкин В. А., Ермаков Д. М., Тихонов В. В., Кузьмин А. В., Афанасьева Е. В., Котельников В. Д., Юскаев Д. Ю., Козловский Е. В. Влияние интенсивного судоходства на изменение строения и динамики ледяного покрова в юго-западной части Карского моря // Проблемы Арктики и Антарктики. 2024. Т. 70. № 3 (в печати).
- Афанасьева Е. В., Соколова Ю. В., Тихонов В. В., Ермаков Д. М. Проблемы использования данных космической радиолокационной съёмки при решении задачи автоматизации ледового картирования // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 1. С. 9–27. DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-1-9-27.
- Бокучава Д. Д., Семенов В. А. Роль естественных колебаний и факторов внешнего воздействия на климат в потеплении середины ХХ века в Северном полушарии // Лёд и Снег. 2022. Т. 62. № 3. С. 455–474. DOI: 10.31857/S2076673422030144.
- Заболотских Е. В. Обзор методов восстановления параметров ледяного покрова по данным спутниковых микроволновых радиометров // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2019. Т. 55. № 1. С. 128–151. DOI: https://doi.org/10.31857/S0002-3515531128-151.
- Заболотских Е. В., Хворостовский К. С., Животовская М. А. и др. Спутниковое микроволновое зондирование морского льда Арктики: Обзор // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 1. С. 9–34. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-1-9-34.
- Иванов В. В., Алексеев В. А., Алексеева Т. А. и др. Арктический ледяной покров становится сезонным? // Исслед. Земли из космоса. 2013. № 4. С. 50–65. DOI: 10.7868/S0205961413040076.
- Кузьмин А. В., Садовский И. Н., Горшков А. А., Ермаков Д. М. Приборная платформа для надводных измерений морской поверхности и атмосферы // Исслед. Земли из космоса. 2020. № 1. С. 83–91. DOI: 10.31857/S0205961420010054.
- Саперштейн Е. Б., Макаров Е. И., Алексеева Т. А., Павлова Е. А. Новый подход в исследовании динамики ледового покрова Арктики и его практическое приложение в интересах судоходства // Тр. Крыловского гос. науч. центра. 2024. № S1. C. 168–176. EDN QALYWX.
- Семенов В. А., Мартин Т., Беренс Л. К. и др. Изменения площади арктических морских льдов в ансамблях климатических моделей CMIP3 и CMIP5 // Лёд и Снег. 2017. Т. 57. № 1. С. 77-107. DOI: 10.15356/2076-6734-2017-1-77-107.
- Тихонов В. В., Раев М. Д., Шарков Е. А. и др. Спутниковая микроволновая радиометрия морского льда полярных регионов: Обзор // Исслед. Земли из космоса. 2016. № 4. С. 65-84. DOI: 10.7868/S0205961416040072.
- 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.
- Alekseeva T., Tikhonov V., Frolov S. et al. Comparison of arctic sea ice concentrations from the NASA Team, ASI, and VASIA2 Algorithms with summer and winter ship data // Remote Sensing. 2019. V. 11. Article 2481. https://doi.org/10.3390/rs11212481.
- Chen S-Y., Kern S., Li X-Q. et al. Navigability of the Northern Sea Route for Arc7 ice-class vessels during winter and spring sea-ice conditions // Advances in Climate Change Research. 2022. V. 13. No. 5. P. 676–687. DOI: https://doi.org/10.1016/j.accre.2022.09.005.
- Meier W. N., Hovelsrud G. K., van Oort B. E. H. et al. Arctic sea ice in transformation: A review of recent observed changes and impacts on biology and human activity // Reviews of Geophysics. 2014. V. 52. No. 3. P. 185–217. DOI: 10.1002/2013RG000431.
- Moore J. C., Shuji F. Dielectric properties of ice containing acid and salt impurity at microwave and low frequencies // J. Geophysical Research. 1993. V. 98. No. 86. P. 9769–9780. DOI: https://doi.org/10.1029/93JB00710.
- Naoki K., Ukita J., Nishio F., Nakayama M., Comiso J. C., Gasiewski A. Thin sea ice thickness as inferred from passive microwave and in situ observations // J. Geophysical Research: Ocean. 2008. V. 113. Iss. C2. Article C02S16. https://doi.org/10.1029/2007JC004270.
- Shokr M. E., Wang Z., Liu T. Sea ice drift and arch evolution in the Robeson Channel using the daily coverage of Sentinel-1 SAR data for the 2016–2017 freezing season // The Cryosphere. 2020. V. 14. No. 11. P. 3611–3627. DOI: https://doi.org/10.5194/tc-14-3611-2020.
- Ulaby F. T., Long D. G. Microwave radar and radiometric remote sensing. Ann Arbor: Univ. of Michigan Press. 2014. 984 p.
- Wernecke A., Notz D., Kern S., Lavergne T. Estimating the uncertainty of sea-ice area and sea-ice extent from satellite retrievals // The Cryosphere. 2024. V. 18. P. 2473–2486. https://doi.org/10.5194/tc-18-2473-2024.
- Zhang Y., Sun X., Zha Y. et al. Changing Arctic Northern Sea route and transpolar sea route: a prediction of route changes and navigation potential before mid-21st century // J. Marine Science and Engineering. 2023. V. 11. Article 2340. DOI: https://doi.org/10.3390/jmse11122340.