4. Разработка и усовершенствование дистанционных методов измерений

Усовершенствование дистанционных методов осуществляется с помощью:

– использования новых радиационных моделей атмосферы (прямые задачи в дистанционных измерениях);
– использования более адекватной априорной информации (новые базы данных);
– применения оптимальных параметризаций искомых функций;
– оптимизации условий измерений;
– новых методов обращения и т.д.

Кратко опишем новые методы, разработанные в последнее время.

4.1. Наземные измерения вертикальных профилей озона по данным ИК-спектрометрии высокого разрешения

Наземные измерения спектров прямого солнечного ИК излучения высокого спектрального разрешения позволяют получить информацию о вертикальных профилях содержания различных атмосферных газов. В частности, измерения в линиях поглощения озона содержат в себе информацию о содержании озона в 4–5 атмосферных слоях.

На рис. 4.1 приведены усредняющие ядра для рассматриваемого наземного ИК метода, характеризующие высотные области, содержание озона в которых можно оценить. Рис. 4.2 демонстрирует сравнение наземных измерений стратосферного содержания озона (ССО) в СПбГУ и спутниковых данных, полученных с помощью МКВ радиометра MLS. Как следует из рисунка, наземный метод согласуется со спутниковым в пределах 4–6%.

4.2. Синергетический ИК+МКВ метод измерений вертикальных профилей содержания озона

В СПбГУ был разработан новый синергетический наземный дистанционный метод измерений вертикальных профилей содержания озона в широком диапазоне высот. Численный анализ показал, что совместные измерения ИК-прозрачности атмосферы с высоким спектральным разрешением и МКВ измерения нисходящего теплового излучения несут в себе информацию о содержании озона на разных высотах – ИК метод на высотах 0–30 км, МКВ метод – на высотах 30–60 км. Совместные измерения в ИК и МКВ областях спектра позволяют определять содержание озона во всем диапазоне высот 0–60 км.

На рис. 4.3 приведены погрешности определения содержания озона при использовании только ИК или МКВ измерений и при их совместном использовании. Дополнительную информацию также можно получить для приземного слоя атмосферы при наличии измерений концентраций озона у поверхности Земли.

Исследования вертикальной структуры содержания озона проводятся к.ф.м.-н. Виролайнен Я. А., к.ф.-м.н. Поберовским А.В. и французскими коллегами Еременко М., Дюфор Г.

Основные публикации

1. Виролайнен Я.А., Ю.М. Тимофеев, 2008: Определение элементов вертикальной структуры содержания озона из наземных измерений солнечного излучения с высоким спектральным разрешением. Иссл. Земли из космоса, 3, 3–10.
2. Виролайнен Я.А., Ю.М. Тимофеев, А.В. Поберовский, М. Еременко, Г. Дюфор, 2015: Определение содержания озона в различных слоях атмосферы с помощью наземной Фурье-спектрометрии. Изв. РАН, ФАО, 51, 2, 191–200.
3. Виролайнен Я.А., Ю.М. Тимофеев, 2010: Комплексный метод определения вертикальных профилей содержания озона для валидации спутниковых измерений. Иссл. Земли из космоса, 4, 61–66.