Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2025. Т. 22. № 6. С. 353-364
Повышение точности расчёта эмиссии угарного газа в балансовой методике, основанной на данных спутниковых наблюдений
Е.В. Пашинов
1 , Д.М. Ермаков
1, 2 , С.А. Втюрин
1 1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
2 Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Фрязино, Московская обл., Россия
Одобрена к печати: 06.11.2025
DOI: 10.21046/2070-7401-2025-22-6-353-364
Описаны алгоритмические усовершенствования, внесённые в развиваемую балансовую методику расчёта эмиссии малых газовых составляющих по данным спутникового мониторинга химического состава атмосферы. Повышена точность интегральных оценок вертикального обмена веществом между атмосферой и подстилающей поверхностью, что продемонстрировано на примере расчётов выбросов угарного газа от крупных лесных пожаров и сопоставлением с независимыми модельными оценками. При этом применена методика сопоставления, уже описанная авторами в предыдущих исследованиях, и продемонстрированы улучшения, достигнутые в новой версии алгоритмов на рассмотренной ранее выборке данных. Так, возросла корреляция рядов расчётных и модельных значений интегральных выбросов угарного газа от 21 крупного лесного пожара (коэффициент детерминации увеличился от 0,77 до 0,82). При этом резко снизились частота и амплитуда отрицательных величин во временных рядах суточного баланса, которые не имеют физического смысла и должны быть объяснены ошибками (артефактами) балансовой методики. Последнее обстоятельство имеет самостоятельное значение в более широком контексте практических приложений, поскольку в перспективе развиваемую балансовую методику планируется применять, в частности, для расчёта интегрального выброса/поглощения различных газовых компонент на территории России и сопредельных государств, отдельных регионов и административно-территориальных единиц.
Ключевые слова: балансовая методика, эмиссии угарного газа, спутниковый мониторинг, лесные пожары
Полный текстСписок литературы:
- Бриль А. А., Константинова А. М., Лупян Е. 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.
- Втюрин С. А. Viewflow. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2023680977. Рег. 09.10.2023.
- 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. 470–492. DOI: 10.33933/2713-3001-2023-72-470-492.
- Ермаков Д. М., Пашинов Е. В., Лозин Д. В. и др. Погрешность расчёта выбросов угарного газа от крупных лесных пожаров по балансовой методике на основе данных спутникового мониторинга // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 6. С. 143–155. DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-6-143-155.
- Лупян Е. А., Прошин А. А., Бурцев М. А. и др. Опыт эксплуатации и развития центра коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных (ЦКП «ИКИ-Мониторинг») // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 3. С. 151–170. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-3-151-170.
- Матвеев А. М., Барталев С. А. Сравнительный анализ оценок эмиссии углерода от природных пожаров на территории России на основании глобальных продуктов ДЗЗ // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 4. С. 141–161. DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-4-141-161.
- Пашинов Е. В., Втюрин С. А., Ермаков Д. М., Садовский И. Н. Отработка методики балансовых расчётов выбросов парниковых газов по данным спутникового мониторинга на примере крупных лесных пожаров // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 6. С. 313–325. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-6-313-325.
- Пашинов Е. В., Лозин Д. В., Втюрин С. А., Кобец Д. А. Первые результаты расчёта баланса парниковых газов для регионов РФ по балансовой методике // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 6. С. 398–403. DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-6-398-403.
- Anandan P. A computational framework and an algorithm for the measurement of visual motion // Intern. J. Computer Vision. 1989. V. 2. No. 3. P. 283–310.
- Ermakov D. Satellite radiothermovision of atmospheric processes: Method and applications. Cham: Springer, 2021. 199 p. https://doi.org/10.1007/978-3-030-57085-9.
- Ermakov D., Kuzmin A., Pashinov E. et al. Comparison of vertically integrated fluxes of atmospheric water vapor according to satellite radiothermovision, radiosondes, and reanalysis // Remote Sensing. 2021. V. 13. Iss. 9. Article 1639. https://doi.org/10.3390/rs13091639.
- Nerushev A. F., Kramchaninova E. K. Method for determining atmospheric motion characteristics using measurements on geostationary meteorological satellites // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2011. V. 47. No. 9. P. 1104–1113.
- Randerson J. T., Chen Y., van der Werf G. R. et al. Global burned area and biomass burning emissions from small fires // J. Geophysical Research: Biogeosciences. 2012. V. 117. Iss. G4. Article G04012. https://doi.org/10.1029/2012JG002128.
- Seiler W., Crutzen P. J. Estimates of gross and net fluxes of carbon between the biosphere and the atmosphere from biomass burning // Climatic Change. 1980. V. 2(3). P. 207–247. https://doi.org/10.1007/BF00137988.
- van der Werf G. R., Randerson J. T., Giglio L. et al. Global fire emissions estimates during 1997–2016 // Earth System Science Data. 2017. V. 9. Iss. 2. P. 697–720. https://doi.org/10.5194/essd-9-697-2017.
- Velden C. S., Hayden C. M., Nieman S. J., Menzel W. P., Wanzong S., Goerss J. S. Upper-tropospheric winds derived from geostationary satellite water vapor observations // Bull. American Meteorological Soc. 1997. V. 78. No. 2. P. 173–195.