Том 23, номер 02, статья № 9

Аннотация:

На основе ансамбля рассчитанных спектров уходящего теплового излучения в области волновых чисел 660-2010 см^-1 (2311 реализаций), моделирующих глобальные измерения спутниковым прибором ИКФС 2, проанализированы информативность измерений уходящего теплового излучения в терминах объема информации по Козлову, числа степеней свободы, а также прироста информации по Шеннону. Во всей спектральной области (660-2010 см^-1) в измерениях уходящего излучения присутствуют 106 независимых параметров. Проанализирована точность оптимальной параметризации спектрального хода излучения, основанная на разложении излучения по собственным векторам спектральной ковариационной матрицы. Показано, что для достижения среднеквадратической погрешности параметризации, сравнимой со случайным шумом измерения для различных областей спектра, достаточно использовать от 20 до 50 первых собственных векторов.

Ключевые слова:

параметризация спектров, ИК-Фурье-спектрометрия, информативность измерений, полосы поглощения атмосферных газов

Список литературы:

1. Aumann H.H., Pagano R.J. Atmospheric Infrared Sounder on the Earth Observing System // Opt. Eng. 1994. V. 33. P. 776-784.
2. Aires F., Rossow W.B., Scott N.A., Chedin A. Remote sensing from the infrared atmospheric sounding interfe-rometer instrument: 2. Simultaneous retrieval of temperature, water vapor, and ozone atmospheric profiles // J. Geophys. Res. D. 2002. V. 107. N 22. 4620, doi:10.1029/2001JD001591.
3. Dudhia A., Jay V.L., Rodgers C.D. Microwindow selection for hig-spectral-resolution sounders // Appl. Opt. 2002. V. 41. N 18. P. 3665-3673.
4. Rodgers C.D. Information content and optimisation of high spectral resolution remote measurements // Adv. Space Res. 1998. V. 21. N 3. P. 361-367.
5. Обухов А.М. О статистически ортогональных разложениях эмпирических функций // Изв. АН СССР. Сер. Геофиз. 1960. № 3. C. 432-439.
6. Hung-Lung Huang, Antonelli P. Application of Principal Component Analysis to High-Resolution Infrared Measurement Compression and Retrieval. // J. Appl. Meteorol. 2001. V. 40. N 3. P. 365-388.
7. Aires F., Rossow W.B., Scott N.A., Chedin A. Remote sensing from the infrared atmospheric sounding interfe-rometer instrument. 1. Compression, denoising, and first-guess retrieval algorithms // J. Geophys. Res. D. 2002. V. 107. N 22. 4619, doi:10.1029/2001JD000955.
8. Успенский А.Б., Романов С.В., Троценко А.Н. Применение метода главных компонент для анализа ИК-спектров высокого разрешения, измеренных со спутников // Исслед. Земли из космоса. 2003. № 3. C. 26-33.
9. Rodgers C.D. Inverse methods for atmospheric sounding. Theory and Practice. World Science Publishing. Co. Ltd. 2000. 237 p.
10. Rodgers С.D. Information Content and Optimization of high spectral resolution measurements // Proc. SPIE. 1996. V. 283. P. 136-147.
11. Antonelly P., Revercomb H.E., Smorovsky L.A., Smith W.L., Knuteson R.O., Tobin D.C., Garcia R.K., Howell H.B., Huang H.-L., Best F.A. A principal noise component filter for high spectral resolution infrared measurements // Geophys. Res. D. 2004. V. 109. Iss. 23. D. 23102, doi: 10.1029/2004JD004862.
12. Goldberg M.D., Zhou L., Wolf W., Barnet C., Divakarla M.G. Application of Principal Component Analysis (PCA) on AIRS data // Proc. SPIE. 2005. V. 5655 (SPIE, Bellingham, WA, 2005). P. 479-488.
13. Рублев А.Н., Успенский А.Б., Троценко А.Н., Удалова Т.Ф., Волкова Е.В. Детектирование и оценка балла облачности по данным атмосферных ИК-зонди-ровщиков высокого спектрального разрешения // Исслед. Земли из космоса. 2004. № 2. C. 43-51.
14. Liu X., Smith W.L., Zhou D.K., Larar A. Principal component-based radiative transfer model for hyperspectral sensors: theoretical concept // Appl. Opt. 2006. V. 45. N 1. P. 201-209.
15. Головин Ю.М, Завелевич Ф.С., Мацицкий Ю.П., Никулин А.Г. Бортовой Фурье-спектрометр для термического и влажностного зондирования атмосферы // III Междунар. конф.-выставка "Малые спутники. Новые технологии, миниатюризация. Области эффективного применения в XXI веке". г. Королев Московской области, 27-31 мая 2002 г.
16. Завелевич Ф.С., Головин Ю.М., Десятов А.В., Козлов Д.А., Мацицкий Ю.П., Никулин А.Г., Травников Р.И., Романовский А.С., Архипов С.А., Целиков В.А. Технологический образец бортового инфракрасного Фурье-спектрометра ИКФС-2 для температурного и влажностного зондирования атмосферы Земли: Тр. Всерос. конф. "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". М.: ИКИ РАН, 10-14 ноября 2008 г. // Сб. науч. статей. 2009. Т. 1. Вып. 6. С. 259-266.
17. Поляков А.В., Тимофеев Ю.М., Успенский А.Б. Температурно-влажностное зондирование атмосферы // Исслед. Земли из космоса. 2009. № 5. C. 3-10.
18. Поляков А.В., Тимофеев Ю.М., Успенский А.Б. Возможности использования данных спутникового ИК-зондировщика высокого спектрального разрешения ИКФС-2 для дистанционного определения параметров атмосферы и подстилающей поверхности. 2. Температура и излучательная способность поверхности суши // Исслед. Земли из космоса. 2010. (В печати).
19. Поляков А.В., Тимофеев Ю.М., Успенский А.Б. Возможности использования данных спутникового ИК-зондировщика высокого спектрального разрешения ИКФС-2 для дистанционного определения параметров атмосферы и подстилающей поверхности. 3. Озон и малые газовые составляющие // Исслед. Земли из космоса. 2010. (В печати).
20. Chevallier F., Chedin A., Cheruy F., Morcrette J.J. A TIGR-like atmospheric profile database for accurate radiative flux computation // Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. 2000. V. 126. Iss. 563. P. 777-785.
21. Козлов В.П. Избранные труды по теории планирования эксперимента и обратным задачам оптического зондирования. СПб.: Изд-во Санкт-Петербургского ун-та, 2000. 500 с.