Том 36, номер 01, статья № 4

Аннотация:

Предложен и исследован новый метод восстановления общего содержания озона (ОСО) путем интерпретации спутниковых измерений уходящего теплового излучения Земли (спектрометр ИКФС-2, российский спутник «Метеор-М» № 2). Метод основан на построении обратного оператора, характеризующего связь между эталонными наземными измерениями ОСО (приборы Добсона и Брюера) и спутниковыми измерениями теплового излучения планеты. Новый метод исследуется для данных наземных эталонных измерений в пос. Воейково, Ленинградская обл. (ГГО им. А.И. Воейково). Показано, что множественная линейная регрессия между наземными и спутниковыми данными позволяет аппроксимировать ОСО в пос. Воейково за 2015–2020 гг. с погрешностью 2,8% и коэффициентом корреляции 0,97. Погрешность в восстановлении ОСО путем решения обратной задачи методом множественной линейной регрессии равна 3,1% с коэффициентом корреляции 0,97. Предложенный метод можно применять в различных регионах земного шара с использованием наземных измерений ОСО на различных озонометрических станциях Всемирной метеорологической организации.

Ключевые слова:

общее содержание озона, обратная задача, метод множественной линейной регрессии, ИКФС-2, спектрофотометр Добсона

Список литературы:

1. WMO. Scientific Assessment of Ozone Depletion. Report N 58. Geneva, Switzerland. 2018. 588 p.
2. Тимофеев Ю.М. Глобальная система мониторинга параметров атмосферы и поверхности. СПб.: СПбГУ, Физ. факультет. 2010. 129 с.
3. Тимофеев Ю.М., Неробелов Г.М., Поляков А.В., Виролайнен Я.А. Спутниковый мониторинг озоносферы // Метеорол. и гидрол. 2021. Т. 46, № 12. С. 71–79. DOI: 10.52002/0130-2906-2021-12-71-79.
4. Поляков А.В., Тимофеев Ю.М., Виролайнен Я.А. Применение искусственных нейронных сетей в температурно-влажностном зондировании атмосферы // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2014. Т. 50, № 3. С. 373–380. DOI: 10.7868/S0002351514030109.
5. Polyakov A., Virolainen Ya., Nerobelov G., Timofeyev Yu., Solomatnikova A. Total ozone measurements using IKFS-2 spectrometer aboard “Meteor-M” N 2 satellite in 2019–2020 // Int. J. Rem. Sens. 2021. V. 42, N 22. P. 8709–8733. DOI: 10.1080/01431161.2021.1985741.
6. McPeters R., Kroon M., Labow G., Brinksma E., Balis D., Petropavlovskikh I., Veefkind J.P., Bhartia P.K., Levelt P.F. Validation of the Aura Ozone Monitoring Instrument total column ozone product // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. D15S14. DOI: 10.1029/2007JD008802.
7. Fioletov V.E., Kerr J.B., McElroy C.T., Wardle D.I., Savastiouk V., Grajnar T.S. The Brewer reference triad // Geophys. Res. Lett. 2005. V. 32. L20805. DOI: 10.1029/2005GL024244.
8. Звягинцев А.М., Иванова Н.С., Кузнецова И.Н., Нахаев М.И., Никифорова М.П. Мониторинг общего содержания озона и УФ-облученности: основные результаты // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2017. Т. 28, № 6. С. 85–98. DOI: 10.21513/0207-2564-2017-6-85-98.
9. Головин Ю.М., Завелевич Ф.С., Никулин А.Г., Козлов Д.А., Монахов Д.О., Козлов И.А., Архипов С.А., Целиков В.А., Романовский А.С. Бортовые инфракрасные Фурье-спектрометры для температурно-влажностного зондирования атмосферы Земли // Исслед. Земли из космоса. 2013. № 6. С. 25–37.
10. Timofeyev Yu.M., Uspensky A.B., Zavelevich F.S., Polyakov A.V., Virolainen Y.A., Rublev A.N., Kukharsky A.V., Kiseleva J.V., Kozlov D.A., Kozlov I.A., Nikulin A.G., Pyatkin V.P., Rusin E.V. Hyperspectral infrared atmospheric sounder IKFS-2 on “Meteor-M” N 2 – Four years in orbit // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2019. V. 238. 106579. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2019.106579.
11. Успенский А.Б., Тимофеев Ю.М., Козлов Д.А., Черный И.В. Развитие методов и средств дистанционного температурно-влажностного зондирования земной атмосферы // Метеорол. и гидрол. 2021. № 12. С. 33–44.
12. Nerobelov G., Timofeyev Y., Virolainen Y., Polyakov A., Solomatnikova A., Poberovskii A., Kirner O., Al-Subari O., Smyshlyaev S., Rozanov E. Measurements and modelling of total ozone columns near St. Petersburg, Russia // Remote Sens. 2022. N 14. P. 3944. DOI: 10.3390/rs14163944.
13. Rodgers C.D. Inverse methods for atmospheric sounding. Theory and practice // Ser. Atmos. Ocean. Planet. Phys. 2000. V. 2. P. 256.
14. Поляков А.В., Тимофеев Ю.М., Виролайнен Я.А., Козлов Д.А. Мониторинг общего содержания озона в атмосфере с использованием российской аппаратуры ИКФС-2 // Журн. прикл. спектроскопии. 2019. Т. 86, № 4. С. 597–601.
15. European Space Agency Ozone-cci: User Requirement Document (URD). 2021. Version 3.1. P. 48.
16. Boynard A., Hurtmans D., Koukouli M.E., Goutai F., Bureau J., Safieddine S., Lerot Ch., Hadji-Lazaro J., Wespes C., Pommereau J.-P., Pazminol A., Zyrichidou I., Balis D., Barbe A., Mikhailenko S.N., Loyola D., Valks P., Van Roozendael M., Coheur P.-F., Clerbaux C. Seven years of IASI ozone retrievals from FORLI: Validation with independent total column and vertical profile measurements // Atmos. Meas. Tech. 2016. V. 9. P. 4327–4353. DOI: 10.5194/amt-9-4327-2016.
17. Boynard А., Hurtmans D., Garane K., Goutail F., Hadji-Lazaro J., Koukouli M.E., Wespes C., Vigouroux C., Keppens A., Pommereau J.-P., Pazmino A., Balis D., Loyola D., Valks P., Sussmann R., Smale D., Coheur P.-F., Clerbaux C. Validation of the IASI FORLI/EUMETSAT ozone products using satellite (GOME-2), ground-based (Brewer–Dobson, SAOZ, FTIR) and ozonesonde measurements // Atmos. Meas. Tech. 2018. V. 11. P. 5125–5152. DOI: 10.5194/amt-11-5125-2018.