Результаты регионального космомониторинга атмосферного аэрозоля по данным NOAA/AVHRR Белов В.В., Афонин С.В. Институт оптики атмосфер

S′ - раннее
S + F > h ( A ) обнаружение
лесных
( 1 лаб.) пожаров
pixel : (S + F) 2003 г.: (3 лаб.)
F′ - ОПТИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА
атмосферы
ИЗМЕРИТЕЛИ, базы данных

Решаемые задачи:
1) проведение исследований региональных свойств атмосферного аэрозоля и дымов, развитие спутниковых методов мониторинга аэрозоля;
2) статистический анализ региональных данных об оптических условиях спутниковых наблюдений поверхности и лесных пожаров из космоса; основная цель решения второй задачи – повышение качества мониторинга земной поверхности из космоса за счет оперативной атмосферной коррекции спутниковых измерений.

Основные соотношения
Производятся спутниковые измерения интенсивности восходящего излучения:
JSAT(x,y) = JSCT(x,y, ag) + JRFL(x,y, ag, A)
JRFL(A,x,y, ag) =A(x,y)×J↓↑(x,y, ag)
J↓↑(x,y, ag) = JRFL(x,y, ag, A=1)
где JSCT и JRFL – интенсивности потоков рассеянного атмосферой и отраженного ПП солнечного излучения, A(x,y) – альбедо ПП,
{ag} – совокупность характеристик оптико- геометрических условий космомониторинга.
Необходимо восстановить пространственное поле аэрозольной характеристики aer.

Этап 1
Получение аппроксимации
aer = f(JAER) на основе результатов сравнительного анализа наземных измерений aer и данных об “аэрозольной составляющей” JAER спутниковых измерений.

Определение аэрозольной составляющей JAER спутниковых измерений AVHRR на основе "молекулярных" LUT проводится с использованием соотношения:
JAER(x,y) = JSAT(x,y) – JSCT(x,y, mol) – A(x,y,Θ,HS)×J↓↑(x,y, mol);
A(x,y,Θ,HS)=A(x,y)×g(Θ,HS), где
Θ - угол сканирования и
HS - угловая высота Солнца.

Коэффициенты корреляции RSAT и RAER между наземными измерениями аэрозольных характеристик
и спутниковыми данными JSAT и JAER

Этап 2
Расчет таблиц (Look-Up-Table, LUT) значений JSCT и J↓↑ на основе данных о метеопараметрах атмосферы и геометрии наблюдений в момент проведения спутниковых измерений.

Среднее, СКО:
10.91, 3.81
13.43, 4.82

Этап 3
Проведение статистического анализа временных рядов спутниковых снимков и получение сезонных карт альбедо A(x,y) подстилающей поверхности в заданном регионе.

Этап 4
Применение аппроксимации
aer = f(JAER) для восстановления по спутниковым снимкам пространственного распределения aer(x,y) в заданном регионе.

Этап 5
Статистический анализ карт aer(x,y):
временная изменчивость (по дням);
статистические характеристики (для каждого месяца и за весь сезон);
частотные распределения и зависимость их типа от оптических ситуаций;
пространственные распределения частоты возникновения полупрозрачных оптических ситуаций в регионе.

Временные (по дням) вариации значений АОТ

Статистические данные о “полупрозрачных” оптических ситуациях в атмосфере
(АОТ<1,0 в канале 0,63 мкм)
первая строка – средние значения и СКО аэрозольной оптической толщины;
вторая строка – частота возникновения “полупрозрачных” оптических ситуаций при проведении спутниковых измерений.

Частотное распределение АОТ в Томском регионе

Трансформация частотного распределения АОТ
при прохождении дымового шлейфа

Пространственное распределение частоты (%) возникновения “полупрозрачных” оптических ситуаций в Томском регионе