= ИНФОРМАЦИЯ
УДК 621.396.33:528.8
ДЕСЯТАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ СПЕЦИАЛИСТОВ ПО МИКРОВОЛНОВОЙ
РАДИОМЕТРИИ И ПРИМЕНЕНИЯМ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ (Флоренция, Италия, 11—14 марта 2008 г.)
© 2009 г. Л. М. Митник1*, Е. В. Заболоцких2
1*Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, Владивосток 2Научный фонд "Международный центр по окружающей среде и дистанционному зондированию им. Нансена"
("Нансен-Центр"), Санкт-Петербург 1*Е-таИ: mitnik@poi.dvo.ru Поступила в редакцию 16.10.2008 г.
В сентябре 2008 г. отмечалось 40-летие запуска спутника "Космос-243", выполнившего первые в мире измерения микроволнового излучения Земли. Были получены глобальные данные о распределениях паросодержания атмосферы, водозапасе облаков, зарегистрированы зоны осадков, оценены значения температуры поверхности океана и скорости приводного ветра, определены границы ледяного покрова Антарктиды, выявлены вариации яркостных температур, обусловленные влажностью почвы и др. За 40 лет получила значительное развитие теория переноса микроволнового излучения, улучшились характеристики микроволновых радиометров, усовершенствовались алгоритмы восстановления геофизических параметров, возросла оперативность обработки спутниковых данных, расширилась сфера применения данных микроволновой радиометрии. Доклады, представленные на Десятой конференции специалистов по микроволновой радиометрии и применениям дистанционного зондирования М1сгогаё08 (Флоренция, Италия, 11—14 марта 2008 г.), охарактеризовали состояние исследований в этой области, ведущихся в США, Италии, Японии, России и в других странах. Дается краткий обзор представленных на конференции материалов.
ВВЕДЕНИЕ
Микроволновое дистанционное зондирование (ДЗ) со спутников стало мощным средством получения научной и оперативной прикладной информации о нашей планете, что обусловлено, прежде всего, возможностью проведения наблюдений независимо от условий освещения и облачности, а также малым энергопотреблением микроволновых радиометров по сравнению со спутниковыми радиолокаторами [1]. В настоящее время непрерывные радиометрические измерения Земли ведутся со спутников F13, F15, F16 и F17 Министерства обороны США DMSP, со спутников NOAA-15, NOAA-16, NOAA-17 Национального управления по изучению океана и атмосферы NOAA, со спутника Aqua и ряда других. Поля параметров океана (температуры поверхности океана — ТПО, скорости приводного ветра W, сплоченности ледяного покрова), атмосферы (паросодержания атмосферы V, водозапаса облаков Q, интенсивности (водосодержания) слоя осадков P и др.) и земной поверхности (водозапа-са снежного покрова, влажности почвы и др.), восстановленные по данным спутникового микроволнового зондирования, оперативно размещаются в Интернете. Данные микроволнового зондирования в сочетании с другими дистанци-
онными и контактными измерениями служат основой для оценки потоков тепла и влаги, характеризующих взаимодействие океана и атмосферы, для восстановления вертикальных профилей температуры и влажности воздуха, картирования поля осадков и решения других задач [2—4].
Спутниковое микроволновое зондирование нашей планеты началось 23 сентября 1968 г., когда на орбиту был выведен спутник "Космос-243" с четырьмя трассовыми микроволновыми радиометрами, ориентированными в надир (табл. 1 [1]). Наклонение орбиты спутника было равно 71.3°, высота апогея составляла 319 км, а высота перигея — 210 км. Микроволновые измерения продолжались до 2 октября, что позволило охватить измерениями почти весь земной шар, за исключением полярных областей.
Частоты радиометров были выбраны на основе выполненных ранее теоретических и экспериментальных исследований ослабления электромагнитных волн в атмосфере и коэффициентов излучения морской поверхности и ледяного покров с учетом имеющихся технических разработок [1].
Уже в первом спутниковом эксперименте была показана возможность оценки ТПО, скорости приводного ветра, границ ледяного покрова Ан-
Таблица 1. Параметры трассовых микроволновых радиометров спутника "Космос-243"
Длина волны, см 8.5 3.4 1.35 0.8
Центральная частота, ГГц 3.5 8.8 22.2 37.5
Ширина диаграммы направленности антенны, град 8.6 4.0 3.6 4.0
Эффективность, % 80 85 76 95
Чувствительность, K 0.7 0.5 0.9 1.3
Разрешение на местности в апогее, км х км 50 х 50 22 х 22 20 х 20 22 х 22
Разрешение на местности в перигее, км х км 35 х 35 15 х 15 13 х 13 15 х 15
тарктиды, интегральных параметров атмосферы над океаном, вариаций влажности материковых покровов. Несмотря на небольшой срок измерений, были получены оценки таких важных глобальных параметров атмосферы как содержание в ней водяного пара М]/т = 1.25 х 1025 г и капельной влаги ^^Iq = 8.7 х 1016 г. Таким образом, только 0.7% всей влаги находилось в сконденсированном состоянии.
Первое совещание специалистов по микроволновой радиометрии и ДЗ состоялось в 1983 г. по инициативе проф. Джованни д'Ауриа (Giovanni d'Auria) из университета "La Sapienza" в Риме, Италия. Второе совещание было проведено во Флоренции, Италия под председательством профессора Паоло Пампалони (Paolo Pampaloni) (Isti-tuto di Ricerca sulle Onde Elettromagnetiche, Con-siglio Nazionale delle Ricerche). Затем совещания MicroRad собирались примерно каждые 2.5 года, попеременно в США и в Италии. В США проводились в Боулдере, шт. Колорадо (в 1992 г. и в 2001 г.), в Бостоне, шт. Массачусетс (1996 г.) и в Пуэрто-Рико (2006 г.). В Италии — Риме — в "La Sapienza" (1983 и 2004 г.) и в "Tor Vergata" (1994 г.), а также во Флоренции (1988 и 1999 гг.). В оргкомитет Десятого совещания (Флоренция, март 2008 г.) поступило более 200 тезисов. 80 из них было отобрано для представления на 8 сессиях в виде устных докладов и 80 — в виде стендовых докладов. В конференции приняли участие 138 ученых из более чем 20 стран. Цель совещания МикроРад'08 — представить результаты последних исследований и рассказать о новых инструментах для ДЗ земных покровов, океана и атмосферы.
ОБЗОР ОСНОВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ И РЕЗУЛЬТАТОВ
Основное внимание на совещании было уделено применению микроволнового зондирования с поверхности Земли, с самолетов и спутников для исследования:
— океанов и морей (соленость верхнего слоя воды, скорость приводного ветра, взаимодействие океана и атмосферы, сплоченность и возраст ледяного покрова);
— атмосферы (водяной пар, облачность и осадки, вертикальные профили температуры);
— материковых покровов (влажность почвы, растительность, водосодержание снега и др.).
Наряду с экспериментальными исследованиями, рассматривались вопросы теоретического моделирования микроволнового излучения почв, ледяного покрова и водной поверхности, а также совершенствование методик обработки данных. В ряде докладов было рассказано о разработке новых перспективных микроволновых радиометров и о планируемых запусках космических аппаратов с радиометрами на борту.
На открытии совещания всех его участников приветствовал проф. Родольфо Гуцци (Итальянское космическое агентство), который дал детальный обзор программы Италии по изучению Земли методами ДЗ со спутников. В связи с этим следует упомянуть о запущенных в июне и декабре 2007 г. спутниках Cosmo-Skymed с РСА двойного назначения, работающем в 3-см диапазоне.
Две первые сессии, на которых председательствовали Елена Лобл (Elena Lobl), США и Акира Шибата (Akira Shibata), Япония, были посвящены выступлениям только приглашенных докладчиков, представивших результаты анализа микроволновых измерений со спутников Aqua и ADEOS-II. В табл. 2 приведены основные характеристики сканирующих радиометров AMSR/AMSR-E, сопоставление которых с данными табл. 1, наглядно иллюстрирует громадный прогресс в создании спутниковых инструментов.
На первой сессии были проанализированы результаты оценки характеристик осадков по нескольким алгоритмам. В зал. Вакаса, Япония на протяжении 8 мес. велись специальные подспутниковые эксперименты с использованием метеорологических РЛС (Aonashi K., Griffith B, Kum-merow C, Liu G, Murakami M, Wilheit T.), что позволило настроить алгоритмы для учета региональных особенностей. Глобальные поля осадков над океаном восстанавливались путем применения к яр-костным температурам Тя, измеренным радиометрами AMSR-E и TMI (спутник TRMM), алгоритма уровня 3, который был усовершенствован на основе моделирования (Wilheit T., Wentz F.
Таблица 2. Параметры сканирующих микроволновых радиометров AMSR (спутник ADEOS-II) и (спутник Aqua). В — вертикальная поляризация, Г — горизонтальная поляризация AMSR-E
Центральная частота, ГГц 6.925 10.65 18.7 23.8 36.5 50.3* 52.8* 89.0 89.0
A** B**
Ширина полосы, МГц 350 100 200 400 1000 200 400 300
Поляризация В и Г В В и Г
Ширина луча (3дБ) 1.8 1.2 0.65 0.75 0.35 0.25 0.25 0.15 0.15
Разрешение, км х км 40 х 70 27 х 46 14 х 25 17 х 29 8 х 14 6 х 10 6 х 10 3 х 6
Интервал выборки, км х км 10 х 10 5 х 5
Температурная чувствительность, К 0.34 0.7 0.7 0.6 0.7 1.8 1.6 1.2
Угол падения, град 55.0 54.5
Динамический диапазон, К 2.7-340
Ширина полосы обзора, км Примерно 1600
Цикл сканирования, с 1.5
Примечание. * Только в составе радиометра AMSR; ** А и В — два приемника, электрические оси диаграмм направленности антенн которых смещены по углу визирования.
Progress on a common AMSR-E / TMI Level-3 oceanic rainfall algorithm). Наличие на спутнике TRMM РЛС для измерения осадков в полосе шириной 200 км с разрешением по вертикали в 0.5 км позволило улучшить алгоритмы восстановления интенсивности осадков по данным радиометра TMI. Задача оценки скорости ветра в тайфунах затруднена из-за мощной облачности и осадков в центральной зоне и в спиральных дождевых полосах.
Влияние атмосферы на излучение океана заметно снижается в сантиметровом диапазоне, что и было показано S. Saitoh на примерах восстановления поля ветра в тропических циклонах по измерениям Тя на частотах 6.9 и 10.65 ГГц на горизонтальной поляризации. В докладе Takumi Egawa и Masahiro Kazumori (Numerical Prediction Division, Japan Meteorological Agency — JMA) сообщалось об использовании мик
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.