Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2022
Идентификатор DOI: 10.52002/0130-2906-2022-4-79-95
Ключевые слова: carbon dioxide (CO2), retrieval of atmospheric total column carbon dioxide, Infrared Fourier spectrometer, IKFS-2, Meteor-M satellites, regression, ZOTTO, диоксид углерода (СО2), восстановление общего содержания CO2 в атмосфере, инфракрасный фурье-спектрометр, ИKФС-2, серия спутников "Метеор-М", регрессия, обсерватория ZOTTO
Аннотация: Дано описание методики определения общего содержания диоксида углерода (XCO2) в атмосфере по данным инфракрасного фурье-спектрометра ИКФС-2, устанавливаемого на отечественные космические аппараты серии “Метеор-М”. Методика основана на оценке XCO2 с помощью регрессии второго порядка, предикторами которой являются значения эффективной спектральной оптической толщины атмосферы в инфракрасной области спектра 8-14 мкм. Для вычисления оптической толщины использованы результаты измерений с помощью ИКФС-2 спектральной интенсивности уходящего излучения, а также вычисленные значения интенсивности излучения подстилающей поверхности Земли или верхней границы облачности, представляемых в виде серого тела с температурой Ts. Температура Ts определяется по измерениям ИКФС-2 в микроокне прозрачности атмосферы при волновом числе 900,1 см-1. Опорными значениями XCO2 для построения регрессии служили результаты контактных измерений концентрации СО2 на высотной мачте международной обсерватории ZOTTO (Центральная Сибирь) и в обсерватории NOAA на вулкане Мауна-Лоа (о. Гавайи), полученные в 2015-2016 гг. Для валидации методики проведено сопоставление оценок XCO2 по измерениям ИКФС-2 космического аппарата “Метеор-М” № 2 с данными параллельных измерений над Сибирью спектрометрами OCO и CrIS на спутниках “OCO-2” и “NOAA-20” (США). Максимальные расхождения ежедневных оценок среднего по территории XCO2 в атмосферном столбе сухого воздуха с 9 по 19 октября 2021 г. по данным ИКФС-2 не превышают 2,3 млн-1 по сравнению с результатами ОСО и 5 млн-1 по сравнению с результатами CrIS. A description is given of the method for the retrieval of atmospheric column-averaged dry-air mole fractions of carbon dioxide (XCO2) from the data of IKFS-2 infrared Fourier spectrometer on board the Meteor-M Russian meteorological satellites. The method is based on estimating XCO2 using a second-order regression, whose predictors are the effective spectral optical depths of the atmosphere in the infrared region of 8-14 μm. The optical depth is determined using spectral intensities of outgoing radiation measured by the IKFS-2 as well as the calculated intensities of the Earth’s surface or cloud top simulated as a gray body with temperature T s. The temperature T s is retrieved from IKFS-2 measurements within the atmospheric microwindow at the wave number equal to 900.1 cm-1. The reference XCO2 values for constructing the regression were the results of contact CO2 measurements on the tall tower at the ZOTTO international observatory (Central Siberia) and at the NOAA observatory on the Mauna Loa volcano (Hawaii) in 2015-2016. The methodology was validated by comparing the XCO2 retrieved from Meteor-M No. 2 IKFS-2 measurements with parallel measurements over Siberia by the OCO and CrIS satellite spectrometers on board the OCO-2 and NOAA-20 satellites (USA). The maximum discrepancies in the daily estimates of the spatially averaged XCO2 during October 9-19, 2021 derived from the IKFS-2 data do not exceed 2.3 ppm versus the OCO data and 5 ppm versus the CrIS data.
Журнал: Метеорология и гидрология
Выпуск журнала: № 4
Номера страниц: 79-95
ISSN журнала: 01302906
Место издания: Москва
Издатель: Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды