TY - CHAP

T1 - Методика определения элементов вертикального распределения озона из спектров уходящего теплого излучения

AU - Поляков, Александр Викторович

AU - Акишина, Светлана Васильевна

AU - Виролайнен, Яна Акселевна

N1 - Conference code: 22

PY - 2024/12/2

Y1 - 2024/12/2

N2 - Озон является одним из климатически важных атмосферных газов, что стало причиной использования различных методов дистанционного зондирования для мониторинга его содержания в атмосфере Земли. Одним из методов получения информации о вертикальном распределении озона служит метод уходящего теплового излучения. На борту российского метеорологического спутника «Метеор-М» №2 расположен прибор ИКФС-2, измеряющий спектры теплового излучения в диапазоне 660-2000 см-1. Наши оценки информативности спектров ИКФС-2 показали, что среднее число степеней свободы относительно вертикального распределения озона равно 4.Решение обратной задачи получения вертикального профиля содержания озона может осуществляться с использованием двух основных алгоритмов: регрессионный, основанный на статистическом подходе, и физико-математический, основанный на итерационном решении обратной задачи. Мы представляем методику физико-математического подхода определения профиля озона, которая реализована на обобщении метода статистической регуляризации на нелинейные задачи и содержит элементы, улучшающие сходимость решения. Данный подход также используется на предварительном этапе для восстановления профилей температуры и влажности, необходимых для определения профилей озона. Для увеличения быстродействия обработки измерений мы уменьшаем размерности используемых матриц, применяя метод главных компонент как по отношению к измеренным спектрам, так и по отношению к восстанавливаемым профилям.Для оценок погрешностей и анализа работы представляемой методики интерпретации спектров ИКФС-2 проведены замкнутые численные эксперименты с использованием смоделированных спектров уходящего теплового излучения по известным профилям содержания озона (данные озонозондирования, NCEP GFS). Расчёт спектров прямой задачи реализован с помощью модели переноса излучения RTTOV. Рассмотрено влияние различных факторов решения обратной задачи: использование разной информации о профилях температуры и влажности, вариации температуры поверхности и спектральных каналов в полосе поглощения озона. Выявлено, что разности исходных и восстановленных профилей озона увеличиваются при рассмотрении состояний атмосферы высоких широт.Исследование профинансировано грантом Российского научного фонда №23-27-00166, https://rscf.ru/project/23-27-00166/.

AB - Озон является одним из климатически важных атмосферных газов, что стало причиной использования различных методов дистанционного зондирования для мониторинга его содержания в атмосфере Земли. Одним из методов получения информации о вертикальном распределении озона служит метод уходящего теплового излучения. На борту российского метеорологического спутника «Метеор-М» №2 расположен прибор ИКФС-2, измеряющий спектры теплового излучения в диапазоне 660-2000 см-1. Наши оценки информативности спектров ИКФС-2 показали, что среднее число степеней свободы относительно вертикального распределения озона равно 4.Решение обратной задачи получения вертикального профиля содержания озона может осуществляться с использованием двух основных алгоритмов: регрессионный, основанный на статистическом подходе, и физико-математический, основанный на итерационном решении обратной задачи. Мы представляем методику физико-математического подхода определения профиля озона, которая реализована на обобщении метода статистической регуляризации на нелинейные задачи и содержит элементы, улучшающие сходимость решения. Данный подход также используется на предварительном этапе для восстановления профилей температуры и влажности, необходимых для определения профилей озона. Для увеличения быстродействия обработки измерений мы уменьшаем размерности используемых матриц, применяя метод главных компонент как по отношению к измеренным спектрам, так и по отношению к восстанавливаемым профилям.Для оценок погрешностей и анализа работы представляемой методики интерпретации спектров ИКФС-2 проведены замкнутые численные эксперименты с использованием смоделированных спектров уходящего теплового излучения по известным профилям содержания озона (данные озонозондирования, NCEP GFS). Расчёт спектров прямой задачи реализован с помощью модели переноса излучения RTTOV. Рассмотрено влияние различных факторов решения обратной задачи: использование разной информации о профилях температуры и влажности, вариации температуры поверхности и спектральных каналов в полосе поглощения озона. Выявлено, что разности исходных и восстановленных профилей озона увеличиваются при рассмотрении состояний атмосферы высоких широт.Исследование профинансировано грантом Российского научного фонда №23-27-00166, https://rscf.ru/project/23-27-00166/.

M3 - тезисы в сборнике материалов конференции

SP - 19

BT - Материалы 22-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2024.

T2 - СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА

Y2 - 11 November 2024 through 15 November 2024

ER -