Том 35, номер 12, статья № 5

Аннотация:

Продемонстрировано применение оригинального метода решения обратной задачи гиперспектрального спутникового зондирования атмосферы для определения вертикального профиля отношения HDO/H₂O в атмосфере Земли с одновременным использованием спектров теплового и ближнего ИК-диапазонов. Впервые данным методом восстановлен вертикальный профиль относительного содержания изотополога HDO (dD) в атмосферном водяном паре по результатам измерений спутникового ИК-спектрометра TANSO-FTS/ /GOSAT-2 и выполнено сравнение восстановленных значений dD с данными наземного дистанционного зондирования на станции Карлсруэ (Германия), входящей в международную измерительную сеть TCCON. Показано, что одновременное использование спутниковых спектров уходящего излучения атмосферы в тепловом диапазоне и отраженного солнечного излучения в ближнем ИК-диапазоне дает более высокую корреляцию полученных спутниковых данных по среднемесячным значениям dD с данными наземного зондирования, чем использование одного из этих двух диапазонов.

Ключевые слова:

дистанционное зондирование, обратная задача, изотопологи водяного пара, GOSAT-2

Список литературы:

1. Ферронский В.И., Поляков В.А. Изотопия гидросферы Земли. М.: Научный мир, 2009. 632 с.
2. Dansgaard W. Stable isotopes in precipitation // Tellus. 1964. V. 16, N 4. P. 436–468.
3. Galewsky J., Steen-Larsen H.C., Field R.D., Worden J., Risi C., Schneider M. Stable isotopes in atmospheric water vapor and applications to the hydrologic cycle // Rev. Geophys. 2016. V. 54, N 4. P. 809–865.
4. Craig H. Standard for reporting concentrations of deuterium and oxygen-18 in natural waters // Science. 1961. V. 133. P. 1833–1834.
5. Wunch D., Toon G., Blavier J-F., Washenfelder R., Notholt J., Connor B., Griffith D., Sherlock V., Wennberg P. The total carbon column observing network // Phil. Trans. R. Soc. A. 2011. V. 369. P. 2087–2112.
6. Грибанов К.Г., Захаров В.И., Береснев С.А., Рокотян Н.В., Поддубный В.А., Imasu R., Чистяков П.А., Скорик Г.Г., Васин В.В. Зондирование HDO/H₂O в атмосфере Урала методом наземных измерений ИК-спектров солнечного излучения с высоким спектральным разрешением // Оптика атмосф. и океана. 2011. Т. 24, № 2. С. 124–127; Gribanov K.G., Zakharov V.I., Beresnev S.A., Rokotyan N.V., Poddubny V.A., Imasu R., Chistyakov P.A., Skorik G.G., Vasin V.V. Sensing HDO/H₂O in the Ural’s atmosphere using ground-based measurements of IR solar radiation with a high spectral resolution // Atmos. Ocean. Opt. 2011. V. 24, N 4. P. 369–372.
7. Грибанов К.Г., Захаров В.И. О возможности мониторинга соотношения содержаний HDO/H₂O в атмосфере, используя наблюдения из космоса уходящего теплового излучения // Оптика атмосф. и океана. 1999. Т. 12, № 9. С. 858–860.
8. Lee X., Sargent S., Smith R., Tanner B. In situ measurement of the water vapor ¹⁸O/¹⁶O isotope ratio for atmospheric and ecological applications // J. Atmos. Ocean. Tech. 2005. V. 22. P. 555–565.
9. Zakharov V.I., Imasu R., Gribanov K.G., Hoffmann G., Jouzel J. Latitudinal distribution of the deuterium to hydrogen ratio in the atmospheric water vapor retrieved from IMG/ADEOS data // Geophys. Res. Lett. 2004. V. 31, N 12. P. 723–726.3.
10. Schneider A., Borsdorff T., van de Brugh J., Hu H., Landgraf J. A full-mission data set of H₂O and HDO columns from SCIAMACHY 2.3 μm reflectance measurements // Atmos. Meas. Tech. 2018. V. 11. P. 3339–3350.
11. Schneider M., Hase F. Optimal estimation of tropospheric H₂O and dD with IASI/METOP // Atmos. Chem. Phys. 2011. V. 11. P. 11207–11220.
12. Frankenberg C., Wunch D., Toon G., Risi C., Scheepmaker R., Lee J.-E., Wennberg P., Worden J. Water vapor isotopologue retrievals from high-resolution GOSAT shortwave infrared spectra // Atmos. Meas. Tech. 2013. V. 6. P. 263–274.
13. Suto H., Kataoka F., Kikuchi N., Knuteson R., Butz A., Haun M., Buijs H., Shiomi K., Imai H., Kuze A. Thermal and near-infrared sensor for carbon observation Fourier transform spectrometer-2 (TANSO-FTS-2) on the Greenhouse gases Observing SATellite-2 (GOSAT-2) during its first year in orbit // Atmos. Meas. Tech. 2021. V. 14, N 3. P. 2013–2039.
14. Gribanov K.G., Zakharov V.I., Tashkun S.A., Tyuterev Vl.G. A New software tool for radiative transfer calculations and its application to IMG/ADEOS data // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2001. V. 68, N 4. P. 435–451.
15. Задворных И.В., Грибанов К.Г., Захаров В.И., Imasu R. Программное обеспечение для моделирования переноса излучения теплового и ближнего ИК-диапазонов в атмосфере с учетом многократного рассеяния // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 2. С. 128–133; Zadvornykh I.V., Gribanov K.G., Zakharov V.I., Imasu R. Radiative transfer code for the thermal and near-infrared regions with multiple scattering // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 4. P. 305–310.
16. Spurr R.J. VLIDORT: A linearized pseudo-spherical vector discrete ordinate radiative transfer code for forward model and retrieval studies in multilayer multiple scattering media // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2006. V. 102, N 2. P. 316–342.
17. Rogers C.D. Inverse Methods for Atmospheric Sounding. Theory and Practice. Singapore: World Scientific, 2000. 206 p.
18. Boesch H., Deutscher N.M., Warneke T., Byckling K., Cogan A.J., Griffith D.W.T., Notholt J., Parker R.J., Wang Z. HDO/H₂O ratio retrievals from GOSAT // Atmos. Meas. Tech. 2013. V. 6. P. 599–612.
19. Задворных И.В., Грибанов К.Г., Денисова Н.Ю., Захаров В.И., Imasu R. Метод определения вертикального профиля отношения концентраций HDO/H₂O в атмосфере из спутниковых спектров, измеренных одновременно в двух спектральных диапазонах: тепловом и ближнем ИК // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 11. С. 831–835; Zadvornykh I.V., Gribanov K.G., Denisova N.Yu., Zakharov V.I., Imasu R. Method for retrieval of the HDO/H₂O ratio vertical profile in the atmosphere from satellite spectra simultaneously measured in thermal and near-IR ranges // Atmos. Ocean. Opt. 2021. V. 34, N 2. P. 81–86.