Vol. 35, issue 11, article # 12

Shikhovtsev A. Yu., Khaikin V. B., Kovadlo P. G., Baron P. Optical thickness of the atmosphere above peak Terskol. // Optika Atmosfery i Okeana. 2022. V. 35. No. 11. P. 956–962. DOI: 10.15372/AOO20221112 [in Russian].
Copy the reference to clipboard
Abstract:

The paper describes the results related to variations in precipitable water vapor at the peak Terskol site. Applying MPM Liebe model and MOLIERE model and using JPL and HITRAN configurations, we estimated optical thickness of the atmospheric column above peak Terskol for 100, 150 and 225 GHz.

Keywords:

telescope, astroclimate, precipitable water vapor, optical thickness, ERA-5 database

References:

  1. Zhu D., Zhang K., Yang L., Wu S., Li L. Evaluation and calibration of modis near-infrared precipitable water vapor over china using GNSS observations and ERA-5 reanalysis dataset // Remote Sens. 2021 V. 13, N 14. P. 2761. DOI: 10.3390/rs13142761.
  2. Manandhar S., Lee Y.H., Meng Y.S., Yuan F., Ong J.T. GPS-Derived PWV for rainfall nowcasting in tropical region // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2018. V. 56, N 8. P. 4835–4844. DOI: 10.1109/ TGRS.2018.2839899.
  3. Zhao Q., Ma X., Yao W., Liu Y., Yao Y. A drought monitoring method based on precipitable water vapor and precipitation // J. Clim. 2020. V. 33. P. 10727–10741. DOI: 10.1175/JCLI-D-19-0971.1.
  4. Wang X., Zhang K., Wu S., Li Z., Cheng Y., Li L., Yuan H. The correlation between GNSS-derived precipitable water vapor and sea surface temperature and its responses to El Niño–Southern Oscillation // Remote Sens. Environ. 2018. V. 216. P. 1–12. DOI: 10.1016/j.rse.2018.06.029.
  5. Obregón M.Á., Serrano A., Costa M.J., Silva A.M. Global spatial and temporal variation of the combined effect of aerosol and water vapour on solar radiation // Remote Sens. 2021. V. 13. P. 708. DOI: 10.3390/rs13040708.
  6. Marchiori G., Rampini F., Tordi M., Spinola M., Bressan R. Towards the Eurasian Submillimeter Te­lescope (ESMT): Telescope concept outline and first results // Ground-Based Astronomy in Russia. 21st Century, 21–25 September, 2020, Nizhny Arkhyz, Russia. P. 378–383. DOI: 10.26119/978-5-6045062-0-2_2020_378.
  7. Khaikin V., Lebedev M., Shmagin V., Zinchenko I., Vdovin V., Bubnov G., Edelman V., Yakopov G., Shikhovtsev A., Marchiori G., Tordi M., Duan R., Li D. On the Eurasian SubMillimeter Telescopes project (ESMT) // 7th All-Russian Microwave Conference (RMC), Moscow, 2020. P. 47–51. DOI: 10.1109/ RMC50626.2020.9312233.
  8. Bubnov G.M., Abashin E.B., Balega Y.Y., Bolshakov O.S., Dryagin S.Y., Dubrovich V.K., Marukhno A.S., Nosov V.I., Vdovin V.F., Zinchenko I.I. Searching for new sites for THz observations in Eurasia // IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 2015. V. 5, N 1. P. 64–72. DOI: 10.1109/TTHZ.2014. 2380473.
  9. Balega Y., Bubnov G., Glyavin M., Gunbin A., Danilevsky D., Denisov G., Khudchenko A., Lesnov I., Marukhno A., Mineev K., Samsonov S., Shanin G., Vdovin V. Atmospheric propagation studies and development of new instrumentation for astronomy, radar, and telecommunication applications in the subterahertz frequency range // Appl. Sci. 2022. V. 12. P. 5670. DOI: 10.3390/app12115670.
  10. Ziv S.Z., Yair Y., Alpert P., Uzan L., Reuveni Y. The diurnal variability of precipitable water vapor derived from GPS tropospheric path delays over the Eastern Mediterranean // Atmos. Res. 2021. V. 249. P. 05307. DOI: 10.1016/j.atmosres.2020.105307.
  11. Zhang W., Zhang H., Liang H., Lou Y., Cai Y., Cao Y., Zhou Y., Liu W. On the suitability of ERA5 in hourly GPS precipitable water vapor retrieval over China // J. Geod. 2019. V. 93. P. 1897–1909. DOI: 10.1007/s00190-019-01290-6.
  12. Torres B., Cachorro V.E., Toledano C., Ortiz de Galisteo J.P., Berjón A., de Frutos A.M., Bennouna Y., Laulainen N. Precipitable water vapor characterization in the Gulf of Cadiz region (southwestern Spain) based on Sun photometer, GPS, and radiosonde data // J. Geophys. Res. Atmos. 2010. V. 115, N 18. P. D18103. DOI: 10.1029/2009JD012724.
  13. Ситнов С.А., Мохов И.И. Содержание водяного пара в атмосфере над Европейской частью России в период летних пожаров 2010 г. // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2013. Т. 49, № 4. С. 414.
  14. Wang S., Xu T., Nie W., Jiang C., Yang Y., Fang Z., Li M., Zhang Z. Evaluation of precipitable water vapor from five reanalysis products with ground-based GNSS observations // Remote Sens. 2020. V. 12. P. 1817. DOI: 10.3390/rs12111817.
  15. Jiang J., Zhou T., Zhang W. Evaluation of satellite and reanalysis precipitable water vapor data sets against radiosonde observations in Central Asia // Earth Space Sci. 2019. V. 6. P. 1129–1148. DOI: 10.1029/2019EA000654.
  16. Zhao Q., Yao Y., Yao W., Zhang S. GNSS-derived PWV and comparison with radiosonde and ECMWF ERA-Interim data over mainland China // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2019. V. 182. P. 85–92. DOI: 10.1016/j.jastp.2018.11.004.
  17. Шиховцев А.Ю., Хайкин В.Б., Миронов А.П., Ковадло П.Г. Статистический анализ содержания водяного пара на Северном Кавказе и в Крыму // Оптика атмосф. и океана. 2022. Т. 35, № 1. С. 67–73. DOI: 10.15372/AOO20220110; Shikhovtsev A.Yu., Khaikin V.B., Mironov A.P., Kovadlo P.G. Statistical analysis of the water vapor content in North Caucasus and Crimea // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 35, N 3. P. 168–175.
  18. Shikhovtsev A.Y., Kovadlo P.G., Khaikin V.B., Nosov V.V., Lukin V.P., Nosov E.V., Torgaev A.V., Kiselev A.V., Shikhovtsev M.Y. Atmospheric conditions within big telescope alt-azimuthal region and possibilities of astronomical observations // Remote Sens. 2022. V. 14. P. 1833. DOI: 10.3390/rs14081833.
  19. ECMWF Reanalysis v5 (ERA-5). Germany, 2022. [Electronic resource]. URL: https://ecmwf.int/en/ forecasts/dataset/ecmwf-reanalysis-v5 (last access: 10.01.2022).
  20. Hersbach H., Bell B., Berrisford P., Harahara S., Horanui A., Munoz-Sabater J., Nicolas J., Peubey C., Radu R., Schepers D., Simmons A., Soci C., Abdalla S., Abellan X., Balsamo G., Bechtold P., Biavati G., Bidlot J., Bonavita M., De Chiara G., Dahlgren P., Dee D., Diamantakis M., Dragani R., Flemming J., Forbes R., Fuentes M., Geer A., Haimberger L., Healy S., Hogan R.J., Holm E., Janiskova M., Keeley S., Laloyaux P., Lopez P., Lupu C., Radnoti G., de Rosnay P., Rozum I., Vamborg F., Villaume S., Thepaut J-N. The ERA-5 global reanalysis // Quant. J. Roy. Meteorol. Soc. 2020. V. 146, N 730. P. 1999–2049.
  21. Bubnov G., Vdovin V., Khaikin V., Tremblin P., Baron P. Analysis of variations in factors of specific absorption of sub-terahertz waves in the Earth`s atmosphere // 7th All-Russian Microwave Conf. (RMC), Moscow, 2020. P. 229–232. DOI: 10.1109/RMC50626. 2020.9312314.
  22. Baron P., Mendrok J., Yasuko K., Satoshi O., Takamasa S., Kazutoshi S., Kosai S., Hideo S., Urban J. AMATERASU: Model for Atmospheric TeraHertz Radiation Analysis and Simulation // J. Nat. Inst. Inform. Commun. Technol. 2008. V. 55, N 1. P. 109–121.
  23. Liebe H.J. MPM – an atmospheric millimeter-wave propagation mode // Int. J. Infrared Millimeter Wave. 1989. V. 10, N 6. P. 631–650.
  24. Liebe H.J., Hufford G.A., Cotton M.G. Propagation modeling of moist air and suspended water/ice particles at frequencies below 1000 GHz. Proc. NATO. AGARD, 1993. 10 p.
  25. Захаров А.И., Кувалкин Е.С. Программная реалиизация методики расчета затухания радиосигнала в атмосферных газах для спутниковой связи // Вестн. Балт. фед. ун-та им. И. Канта. Сер.: Физ.-мат. и техн. науки. 2019. Т. 1. С. 18–27.
  26. Tatarskii V.V., Tatarskaia M.S., Westwater Ed.R. Statistical retrieval of humidity profiles from precipitable water vapor and surface measurements of humidity and temperature // J. Atmos. Ocean. Technol. 1996. V 1. N 13. P. 165–174.
  27. Shyam A., Gohil B.S., Basu S. Retrieval of water vapour profiles from radio occultation refractivity using artificial neural network // Ind. J. Radio Space Phys. 2013. V. 42, N 6. P. 411–419.
  28. Бубнов Г.М., Григорьев В.Ф., Зинченко И.И., Землянуха П.М., Ильин Г.Н., Кабанов Д.М., Носов В.И., Вдовин В.Ф. Согласованное определение интегральной влажности и эффективной оптической толщины атмосферы в миллиметровом диапазоне длин волн с использованием широкополосных радиометров // Изв. выс. уч. зав. Радиофиз. 2019. Т. 62, № 12. С. 920–931.
  29. Арсаев И.Е., Быков В.Ю., Ильин Г.Н., Юрчук Э.Ф. Радиометр водяного пара – средство измерений радиояркостной температуры атмосферы // Измерительная техника. 2017. Т. 60, № 5. С. 60–65.
  30. Marukhno A.S., Bubnov G.M., Vdovin V.F., Voziakova O.V., Zemlyanukha P.M., Zinchenko I.I., Mingaliev M.G., Shatsky N.I. Analysis of the millimeter-band astroclimate at the Caucasus mountain observatory // 7th All-Russian Microwave Conf. (RMC), Moscow, 2020. P. 184–188. DOI: 10.26119/978-5-6045062-0-2_2020_184.