Том 34, номер 04, статья № 6

Аннотация:

Разработана широкополосная модель для расчета переноса излучения в атмосфере Земли в солнечном коротковолновом диапазоне спектра для спектральных каналов радиометров, установленных на спутниках Sentinel-2A. Эта модель основывается на line-by-line расчетах спектров поглощения с использованием современной спектроскопической информации и последующей параметризации функций пропускания излучения в виде короткого ряда экспонент, что позволяет применить стандартный метод дискретных ординат при решении уравнения переноса излучения для каждой экспоненциальной компоненты. Для каналов радиометров Sentinel-2A проведены оценки погрешностей коэффициентов отражения поверхности, обусловленные неопределенностями аэрозольного ослабления для типичных оптико-метеорологических условий региона Нижнего Поволжья.

Ключевые слова:

атмосферный радиационный перенос, спектральная яркость, аэрозоль, перистые облака, спутниковый радиометр

Список литературы:

1. Воронина П.В., Мамаш Е.А. Классификация тематических задач мониторинга сельского хозяйства с использованием данных дистанционного зондирования MODIS // Вычислительные технологии. 2014. Т. 19, № 3. С. 76–102.
2. Vermote E.F., Vermeulen A. Atmospheric correction algorithm: Spectral reflectances (MOD09). Algorithm theoretical background document, version 4.0. 1999. [Electronic resource]. URL: http://modis.gsfc.nasa.gov/atbd/ atbd_nod08.pdf (last access: 26.01.2021).
3. Тимофеев Ю.М., Васильев А.В. Теоретические основы атмосферной оптики. СПб.: Наука, 2003. 474 с.
4. Тарасенков М.В., Зимовая А.В., Белов В.В., Энгель М.В. Восстановление коэффициентов отражения земной поверхности по спутниковым измерениям MODIS с учетом поляризации излучения // Оптика атмосф. и океана. 2019. Т. 32, № 8. С. 641–649. DOI: 10.15372/AOO20190806; Tarasenkov M.V., Zimovaya A.V., Belov V.V., Engel M.V. Retrieval of reflection coefficients of the earth’s surface from modis satellite measurements considering radiation polarization // Atmos. Ocean. Opt. 2020. V. 33, N 2. P. 179–187.
5. Li Y., Chen J., Ma Q., Zhang H.K., Liu J. Evaluation of Sentinel-2a surface reflectance derived using sen2Cor in North America // IEEE J. Sel. Top. Appl. Earth Obs. Remote Sens. 2018. V. 11, N 6. P. 1997–2021. DOI: 10.1109/JSTARS.2018.2835823.
6. Tiwari S., Singh A.K. Variability of aerosol parameters derived from ground and satellite measurements over Varanasi located in the Indo-Gangetic basin // Aerosol Air Qual. Res. 2013. V. 13. P. 627–638. DOI: 10.4209/aaqr.2012.06.0162.
7. Плахин И.Н., Панкратова Н.В., Малахоткина Е.Л. Сравнение данных наземного и спутникового мониторинга аэрозольной оптической толщи атмосферы для территории России // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15, № 2. С. 225–234.
8. Gordon I.E., Rothman L.S., Hill C., Kochanov R.V., Tana Y., Bernath P.F., Birk M., Boudon V., Campargue A., Chance K.V., Drouin B.J., Flaud J.-M., Gamache R.R., Hodges J.T., Jacquemart D., Perevalov V.I., Perrin A., Shine K.P., Smith M.-A.H., Tennyson J., Toon G.C., Tran H., Tyuterev V.G., Barbe A., Császár A.G., Devi V.M., Furtenbacher T., Harrison J.J., Hartmann J.-M., Jolly A., Johnson T.J., Karman T., Kleiner I., Kyuberis A.A., Loos J., Lyulin O.M., Massie S.T., Mikhailenko S.N., Moazzen-Ahmadi N., Müller H.S.P., Naumenko O.V., Nikitin A.V., Polyansky O.L., Rey M., Rotger M., Sharpe S.W., Sung K., Starikova E., Tashkun S.A., Vander Auwera J., Wagner G., Wilzewski J., Wcisło P., Yu S., Zak E.J. The HITRAN2016 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2017. V. 203. P. 3–69. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2017.06.038.
9. Stamnes K., Tsay S.C., Wiscombe W., Jayaweera K. Numerically stable algorithm for discrete-ordinate-method radiative transfer in multiple scattering and emitting layered media // Appl. Opt. 1988. V. 27, N 12. P. 2502–2509.
10. Wiscombe, "DISORT," URL: ftp://climate.gsfc.nasa. gov/pub/wiscombe/Multiple_Scatt/ (last access: 26.01.2021).
11. URL: http://kurucz.harvard.edu/sun/irradiance2008 (last access: 26.01.2021).
12. Фирсов К.М., Чеснокова Т.Ю., Козодоева Е.М., Фазлиев А.З. Распределенная информационно-вычислительная система «Атмосферная радиация» // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 5. С. 364–370; Firsov K.M., Chesnokova T.Y., Kozodoeva E.M., Fazliev A.Z. Atmospheric radiation distributed information-computational system // Atmos. Ocean. Opt. 2010. V. 23, N 5. P. 411–417.
13. Фирсов К.М., Размолов А.А., Клиточенко И.И. Радиационная модель для спектральных каналов радиометров, установленных на спутниках Sentinel-2A и Landsat 8. Сб. тр. V Международной конф. и молодежной школы «Информационные технологии и нанотехнологии» (ИТНТ-2019) Самара, 21–24 мая 2019 г, С. 413–419.
14. Emde C., Buras-Schnell R., Kylling A., Mayer B., Gasteiger J., Hamann U., Kylling J., Richter B., Pause C., Dowling T., Bugliar L. The libRadtran software package for radiative transfer calculations (version 2.0.1) // Geosci. Model Dev. 2016. V. 9. P. 1647–1672. DOI: 10.5194/gmd-9-1647-2016.
15. Buehler S.A., John V.O., Kottayi A., Milz M., Eriksson P. Efficient radiative transfer simulations for a broadband infrared radiometer – combining a weighted mean of representative frequencies approach with frequency selection by simulated annealing // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2010. V. 111. P. 602–615.
16. Афонин С.В., Быков А.Д., Гриднев Ю.В., Зуев В.В., Катаев М.Ю.,Комаров В.С., Мицель А.А., Науменко О.В., Фирсов К.М, Чеснокова Т.Ю., Чурсин А.А. Зондирование атмосферы с помощью спутникового радиометра HIRS/2 // Оптика атмосф. и океана. 1998. Т. 11, № 10. С. 1069–1078.
17. URL: www.noaa.gov (last access: 26.01.2021).
18. Anderson G.P., Clough S.A., Kneizys F.X., Chetwynd J.H., Shettle E.P. AFGL atmospheric constituent profiles (0–120 km) // AFGL-TR-86-0110. Environ. Res. Paper. N 95. 43 p.
19. Фирсов К.М., Бобров Е.В. Восстановление оптической толщи аэрозоля из наземных измерений солнечным фотометром SPM // Вестн. ВолГУ. Сер. 1. Мат. Физ. 2014. № 2(21). C. 57–64.
20. Исследование радиационных характеристик аэрозоля в азиатской части России // под общ. ред С.М. Сакерина. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2012. 484 с.
21. Sakerin S.M., Kabanov D.M., Smirnov A.V., Holben B.N. Aerosol optical depth of the atmosphere over ocean in the wavelength range 0.37–4 mm // Int. J. Remote Sens. 2008.V. 29, iss. 9. Р. 2519–2547. DOI: 10.1080/01431160701767492.
22. Fu Q., Yang P., Sun W. An accurate parameterization of the infrared radiative properties of cirrus clouds for climate models // J. Climate. 1998. V. 11. P. 2223–2237.