Определение физических параметров атмосферы и океана методом вариационного усвоения данных спутниковых измерений - Автореферат

С одной стороны, спектры более высокого разрешения должны позволять восстанавливать атмосферные параметры с большей точностью и более высоким высотным разрешением, а с другой стороны возрастает объем данных, которые следует обрабатывать, что в свою очередь, предъявляет высокие требования к вычислительным ресурсам, которые задействованы в восстановлении атмосферных параметров по спектрам высокого разрешения. Оптимальный метод выбора измерительных каналов для восстановления характеристик атмосферы и подстилающей поверхности, состоящий в том, что вначале из первоначальной большой совокупности измерительных спутниковых каналов отбираются наиболее информативные каналы, а затем применяется процедура объединения каналов. В диссертационной работе реализована строгая нелинейная модель для вычисления спектра атмосферы с учетом вариаций излучательной способности взволнованной поверхности океана и проведены численные эксперименты по восстановлению вертикальных профилей температуры и влажности атмосферы, температуры поверхности океана и скорости приводного ветра для различных методик выбора информативных каналов. 4) На основе полученных результатов можно сделать заключение, что для корректного учета излучательной способности водной поверхности и определения скорости приводного ветра бортовая спутниковая аппаратура должна строится с учетом возможности проведения измерений интенсивности собственного излучения системы “океан-атмосфера” как в надир, так и под углами, отличными от нуля в направлении полета спутника. При наблюдении атмосферы со спутника, выражение для интенсивности уходящего излучения системы “океан - атмосфера” в общем случае, в условиях чистого неба имеет вид: (1) где - длина волны; - коэффициент поглощения компонентами атмосферы; - высотные профили температуры и концентраций газовых составляющих; - температура поверхности океана; - скорость приводного ветра; - функция Планка; - излучательная способность водной поверхности; - косинус угла визирования; - верхняя граница атмосферы.Предложена и реализована методика решения прямой задачи переноса ИК-излучения в системе “океан-атмосфера” с учетом вариаций излучательной способности взволнованной водной поверхности. Обоснован комбинированный метод решения нелинейной обратной задачи по восстановлению профилей температуры и влажности атмосферы, температуры водной поверхности и скорости приводного ветра, основанный на вариационном методе с использованием в качестве первого приближения решения линеаризованной задачи. Предложен и реализован оптимальный комбинированный метод выбора каналов (спектральных диапазонов) спутниковой измерительной системы в ИК-области спектра, основанный на процедуре объединения спектральных каналов в “псевдоканалы”. Точность восстановления профиля температуры, по сравнению с восстановлением на тех же элементарных каналах без объединения (“полный эксперимент”, т.е. с использованием всех доступных каналов), выше на 24% (1.31К - “полный эксперимент”, 1.0К - методика объединения для “полного эксперимента”), а профиля влажности выше на 13% (0.63 г/кг - “полный эксперимент”, 0.54 г/кг - методика объединения для “полного эксперимента”). Предложен метод определения скорости приводного ветра в ИК-области спектра, основанный на зависимости излучательной способности взволнованной поверхности от этого параметра при больших углах визирования.