Том 29, номер 07, статья № 13

Аннотация:

Рассматривается метод главных компонент в приложении к обратной задаче для определения относительного содержания тяжелой воды (HDO/H₂O) в атмосферном водяном паре из спектров уходящего теплового излучения Земли, регистрируемых Фурье-спектрометрами высокого разрешения спутникового базирования. Метод апробирован на спектральных данных сенсора IMG спутника ADEOS над акваторией Тихого океана. Приведено сравнение результатов, полученных предлагаемым методом из спектральных данных сенсора IMG, и результатов, полученных независимо наиболее распространенным в литературе методом оптимальной статистической оценки из данных сенсора TES спутника AURA. Отмечается хорошее согласие данных IMG и TES для Северного полушария, обсуждаются отличия для Южного полушария.

Ключевые слова:

атмосфера, спутниковое зондирование, изотопологи водяного пара

Список литературы:

Kobayashi H. IMG program report // The Third ADEOS Symposium: Procs. Sendai, Japan. 1998. P. 65–82.
2. Beer R., Glavich T.A., Rider T.M. Tropospheric emission spectrometer for Earth Observing System’s Aura satellite // Appl. Opt. 2001. V. 40, N 15. P. 2356–2367.
3. Tashkun S.A., Perevalov V.I., Teffo J.L. CDSD-IASI, the high precision carbon dioxide spectroscopic databank: Version for METOP-IASI mission // Abtracts Proc. of ASA Int. Workshop. Reims, France, 2005, September 6–8. P. 95.
4. Hamazaki T., Kaneko Y., Kuze A. Carbon dioxide monitoring from the GOSAT satellite // Proc. of XXth ISPRS congress. 12–23 July, Istanbul, Turkey, 2004. P. 225–227.
5. Rothman L.S., Gordon I.E., Barbe A., Benner D.C., Bernath P.F., Birk M., Boudon V., Browng L.R., Campargue A., Champion J.-P., Chance K., Coudert L.H., Dana V., Devi V.M., Fally S., Flaud J.-M., Gamache R.R., Goldman A., Jacquemart D., Kleiner I., Lacome N., Lafferty W.J., Mandin J.-Y., Massie S.T., Mikhailenko S.N., Miller C.E., Moazzen-Ahmadi N., Naumenko O.V., Nikitin A.V., Orphali J., Perevalov V.I., Perrin A., Predoi-Cross A., Rinsland C.P., Rotger M., Šimečková M. The HITRAN-2008 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2009. V. 110, iss. 9–10. P. 533–572.
6. Jacquinet-Husson N., Crepeau L., Armante R., Boutamine C., Chédin A., Scott N.A., Crevoisier C., Capelle V., Boone C., Poulet-Crovisier N., Barbe A., Campargue A., Benner D.C., Benilan Y., Bézard B., Boudon V., Brown L.R., Coudert L.H., Coustenis A., Dana V., Devi V.M., Fally S., Fayt A., Flaud J.-M., Goldman A., Herman M., Harris G.J., Jacquemart D., Jolly A., Kleiner I., Kleinböhl A., Kwabia-Tchana F., Lavrentieva N., Lacome N., Li-Hong Xu, Lyulin O.M., Mandin J.-Y. The 2009 edition of the GEISA spectroscopic database // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2011. V. 112, N 15. P. 2395–2445.
7. Катаев М.Ю., Мицель А.А., Пташник И.В., Фирсов К.М. Методы и системы автоматизации. Обработка данных дистанционного зондирования. Пакет программ для моделирования и обработки данных дистанционного зондирования газового состава атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 1996. Т. 9, № 10. С. 1412–1417.
8. Clerbaux C., Hadji-Lazaro J., Turquety S., Megie G., Coheur P.F. Trace gas measurements from infrared satellite for chemistry and climate applications // Atmos. Chem. Phys. Discuss. 2003. V. 3. P. 2027–2058.
9. Zakharov V.I., Imasu R., Gribanov K.G., Hoffmann G., Jouzel J. Latitudinal distribution of deuterium to hydrogen ratio in the atmospheric water vapor retrieved from IMG/ADEOS data // Geophys. Res. Lett. 2004. V. 31, N 12. P. 723–726.
10. Jouzel J., Russell G.L., Suozzo R.J., Koster R.D., White J.W.C., Broecker W.S. Simulation of the HDO and H₂¹⁸O atmospheric cycles using the NASA GISS general circulation model: The seasonal cycle for present-day conditions // J. Geophys. Res. D. 1987. V. 92, N 12. P. 14739–14760.
11. Noone D. Evaluation of hydrologic cycles and processes with water isotopes // First pan-GEWEX science meeting. Frascati, Italy, October. 2006.
12. Werner M., Langebroek P., Carlsen T., Herold M., Lohmann G. Stable water isotopes in the ECHAM5 general circulation model: Towards high-resolution isotope modeling on a global scale // J. Geophys. Res. Atmos. 2011. V. 116. D15109.
13. Dansgaard W. Stable isotopes in precipitation // Tellus. 1964. V. 16, N 4. P. 436–468.
14. Дубров А.М. Обработка статистических данных методом главных компонент. М.: Статистика, 1978. 135 с.
15. Харман Г. Современный факторный анализ. М.: Статистика, 1972. 486 с.
16. 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. С. 26–33.
17. Грибанов К.Г., Захаров В.И., Топтыгин А.Ю. Восстановление профилей температуры и влажности по ИК-спектрам Земли на основе сингулярного разложения ковариационных матриц // Оптика атмосф. и океана. 2003. Т. 16, № 7. С. 576–581.
18. Schmidt G.A., Ruedy R., Hansen J.E., Aleinov I., Bell N., Bauer M., Bauer S., Cairns B., Canuto V., Cheng Y., Del Genio A., Faluvegi G., Friend A.D., Hall T.M., Hu Y., Kelley M., Kiang N.Y., Koch D., Lacis A.A., Lerner J., Lo K.K., Miller R.L., Nazarenko L., Oinas V., Perlwitz J.P., Perlwitz J., Rind D., Romanou A., Russell G.L., Sato M., Shindell D.T., Stone P.H., Sun S., Tausnev N., Thresher D., Yao M.-S. Present day atmospheric simulations using GISS ModelE: Comparison to in-situ, satellite and reanalysis data // J. Climate. 2006. V. 19. P. 153–192.
19. Андерсон Т. Введение в многомерный статистический анализ М.: Физматгиз, 1963, 500 с.
20. Грибанов К.Г., Захаров В.И., Ташкун С.А. Пакет программ FIRE-ARMS и его применение в задачах пассивного ИК-зондирования атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 1999. Т. 12, № 4. С. 372–378.
21. Грибанов К.Г., Захаров В.И. О возможности мониторинга содержания HDO/H₂O в атмосфере, используя наблюдения из космоса уходящего теплового излучения // Оптика атмосф. и океана. 1999. Т. 12, № 9. C. 858–860.
22. Мину М. Математическое программирование / Пер. с фр. М.: Мир, 1990. 488 с.
23. Васин В.В., Агеев А.Л. Некорректные задачи с априорной информацией. Екатеринбург: УИФ «Наука», 1993. 262 с.
24. Beer R., Clough S., Eldering A., Fisher B., Goldman A., Gunson M., Herman R., Kulawik S., Lampel M., Luo M., Osterman G., Rinsland C., Rodgers C., Sander S., Shephard M. Worden Tropospheric Emission Spectrometer observations of the tropospheric HDO/H₂O ratio: Estimation approach and characterization // J. Geophys. Res. D. 2006. V. 111, N 16. D16309. DOI: 10.1029/2005JD006606.
25. Rogers C.D. Inverse methods for atmospheric sounding. Theory and practice. Singapore, London: World Scientific, 2000. 206 p.