Журнал «Оптика атмосферы и океана»

Том 32, номер 05, статья № 8

Бирюков Е. Ю., Косцов В. С. Использование линейных регрессионных соотношений, полученных на основе модельных и экспериментальных данных, для определения водозапаса облаков из наземных микроволновых измерений. // Оптика атмосферы и океана. 2019. Т. 32. № 05. С. 386–394. DOI: 10.15372/AOO20190508. PDF
Скопировать ссылку в буфер обмена

Аннотация:

Представлены оценки погрешности определения водозапаса облаков методом множественной линейной регрессии (МЛР) при использовании различных регрессионных соотношений, полученных как по модельным расчетам, так и по экспериментальным данным (в качестве эталона были взяты результаты метода, основанного на обращении уравнения переноса излучения). Показано, что при «обучении» метода МЛР по экспериментальным данным и использовании измерений в семи спектральных каналах радиометра случайная составляющая погрешности определения водозапаса равна 0,015–0,017 кг/м², что в 2 раза меньше, чем при обучении МЛР по результатам модельных расчетов. Систематическая составляющая погрешности при этом не превышает 0,005 кг/м². Результаты МЛР позволяют надежно идентифицировать периоды ясной погоды по критерию минимума вариаций водозапаса.

Ключевые слова:

водозапас облаков, тропосфера, дистанционное зондирование, микроволновый радиометр, обратные задачи, регрессионное соотношение

Список литературы:

1. Westwater Ed., Crewell S., Mätzler C., Cimini D. Principles of surface-based microwave and millimeter wave radiometric remote sensing of the troposphere // Quaderni della Società Italiana di ElettroMagnetismo. 2005. V. 1, N 3. P. 50–90.
2. Maetzler C., Morland J. Refined physical retrieval of integrated water vapor and cloud liquid for microwave radiometer data // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2009. V. 47, N 6. P. 1585–1594. DOI: 10.1109/TGRS.2008.2006984.
3. Meijgaard E., Crewell S. Comparison of model predictted liquid water path with ground-based measurements during CLIWA-NET // Atmos. Res. 2005. V. 75, N 3. P. 201–226. DOI: 10.1016/j.atmosres.2004.12.006.
4. Kostsov V.S., Ionov D.V., Biryukov E.Yu., Zaitsev N.A. Cross-validation of two liquid water path retrieval algorithms applied to ground-based microwave radiation measurements by the RPG-HATPRO instrument // Int. J. Remote Sens. 2018. V. 39, N 5. P. 1321–1342. DOI: 10.1080/01431161.2017.1404163.
5. Radiometer Physics. A Rohde and Schwarz Company. [Electronic resource]. URL: https://www.radiometer-physics.de (last access: 25.01.2019).
6. Rose T., Crewell S., Löhnert U., Simmer C. A Network suitable microwave radiometer for operational monitoring of the cloudy atmosphere // Atmos. Res. 2005. V. 75, N 3. P. 183–200. DOI: 10.1016/j.atmosres.2004.12.005.
7. Косцов В.С. Восстановление параметров облачной атмосферы по данным радиометра PRG-HATPRO // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2015. Т. 51, № 2. С. 179–190. DOI: 10.1134/S0001433815020085.
8. Thermodynamic Initial Guess Retrieval (TIGR) [Electronic resource]. URL: http://ara.abct.lmd.polytechnique.fr/index.php?page=tigr (last access: 25.01.2019).
9. Петербургский Нансен-центр [Electronic resource]. URL: http://ru.niersc.spb.ru (last access: 25.01.2019).
10. Заболотских Е.В., Митник Л.М., Бобылев Л.П., Йоханнессен О.М. Разработка и валидация алгоритмов восстановления скорости приводного ветра по данным SSM/I с применением Нейронных Сетей и физических ограничений // Исслед. Земли из космоса. 2000. № 2. С. 62–71.
11. Заболотских Е.В., Тимофеев Ю.М., Успенский А.Б., Митник Л.М., Бобылев Л.П., Йоханнессен О.М., Черный И.В. О точности микроволновых спутниковых измерений скорости приводного ветра, влагосодержания атмосферы и водозапаса облаков // Изв. РАН. Физика атмосф. и океана. 2002. Т. 5, № 38. С. 592–600.
12. Cimini D., Rosenkranz P.W., Tretyakov M.Y., Koshelev M.A., Romano F. Uncertainty of atmospheric microwave absorption model: Impact on ground-based radiоmeter simulations and retrievals // Atmos. Chem. Phys. 2018. V. 18. P. 15231–15259. DOI: 10.5194/acp-18-15231-2018.
13. Roebeling R.A., Placidi S., Donovan D.P., Russchenberg H.W.J., Feijt A.J. Validation of liquid cloud property retrievals from SEVIRI using ground-based observations // Geophys. Res. Lett. 2008. V. 35. L05814. DOI: 10.1029/2007GL032115.
14. Кадыгров Е.Н., Горелик А.Г., Точилкина Т.А. Результаты исследований водозапаса облаков радиометрическим комплексом «Микрорадком» // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 6. С. 546–552; Kadygrov E.N., Gorelik A.G., Tochilkina T.A. Study of liquid water in clouds with the “Microradkom” radiometric system // Atmos. Ocean. Opt. 2014. V. 27, N 4. P. 596–604.
15. Maetzler C. Ground-based observations of atmospheric radiation at 5, 10, 21, 35, and 94 GHz // Radio Sci. 1992. V. 27. P. 403–415.