ИСТИНА

Важной задачей дистанционного зондирования окружающей среды является контроль состояния атмосферы и морской поверхности. Зондирование атмосферы методом приема атмосферного радиотеплового излучения является развитием наземных исследований радиотеплового излучения атмосферы. Одним из методов таких исследований является СВЧ-радиометрическое зондирование с искусственных спутников Земли. Метод основан на измерениях уходящего теплового излучения системы атмосфера – морская поверхность в радиодиапазоне. Спутниковые СВЧ-радиометрические измерения, проведенные в СССР, США и Индии, показали возможность определения в глобальном масштабе таких важных метеорологических и океанологических параметров, как полная масса водяного пара в атмосфере, водозапас облаков, температура поверхности океана и др. [1-5]. Для исследования гидрометеоров могут быть использованы также радиоастрономические методы исследования атмосферы, развитые в работах [6- 9] применительно к свободной атмосфере. Наблюдения радиотеплового излучения системы «атмосфера- поверхность океана» с искусственных спутников Земли (ИСЗ) позволяют получить полезную информацию о состоянии облачных полей в атмосфере и количественно определить такие метеопараметры как полную массу водяного пара, водозапас и эффективную температуру облаков [1,10-13]. Недостатком значительной части большинства предыдущих исследований является использование однородной плоскослоистой модели облачного слоя, игнорирующей его неоднородную структуру. По этой причине, для оценок на основе этой модели типичны систематические ошибки определения метеопараметров. В работе Кутузы и Смирнова [14] рассмотрено влияние пространственных распределений параметров облачных полей на радиотепловое излучение системы «атмосфера-поверхность океана» в диапазоне 3-150 ГГц. В этой работе проведены расчеты поглощения в облаках для модели изотермического облака и облака с вертикальным градиентом температуры -6.5 град/км и распределением водности согласно [15]. Как показано в этой работе, различия оказываются невелики и не превышают 1.5%. В работе Гагарина и Кутузы [16] проведена оценка влияния шероховатости морской поверхности и разрывности кучевой облачности на точность определения полной массы водяного пара в атмосфере и водозапаса облаков по спутниковым СВЧ-радиометрическим измерениям. В этой работе предлагается определять полное атмосферное поглощение по измерениям радиояркостной температуры системы атмосфера-морская поверхность. Там принято, что поглощение в атмосфере без осадков в СВЧ-диапазоне с высокой степенью точности определяется поглощением в каплях облаков, обусловленным рэлеевским рассеянием, и молекулярным поглощением в водяном паре и кислороде. Целью настоящей работы является исследование систематических ошибок оценки метеорологических параметров атмосферы по плоскослоистой радиометрической модели, связанных со случайной природой реальных разорванных облачных полей. Для этого в работе проводится непосредственное численное моделирование радиояркостных температур разорванной облачности на различных частотах микроволнового диапазона длин волн с использованием планковской модели облачного слоя [17]. Рассчитанные радиояркостные температуры непосредственно сравниваются с результатами расчетов для модели плоского слоя с эквивалентным усредненным по площади водозапасом. Исследовано влияние усреднение по полю зрения микроволнового радиометра с конечной шириной главного лепестка диаграммны направленности антенны. Ключевые слова: радиометрия, облачность, атмосфера Литература: Башаринов А.Е., Гурвич А.С., Егоров С.Т. Радиоизлучение Земли как планеты. М.:Наука, 1974. 188 с. Кондратьев К.Я., Тимофеев Ю.М. Метеорологическое зондирование атмосферы из космоса. Исследование Земли из космоса. 1981 №1 с.63-70. Гурвич А.С., Егоров С.Т., Кутуза Б.Г. Радиофизические методы зондирования атмосферы и поверхности океана из космоса. Исследование Земли из космоса, 1981, №1 с. 63-70 Staelin D.H. et al. Microwave spectrometer on the Nimbus 5 satellite^ meteorological and geophysical data. Science, 1973. V.182. №4119. P.1339-1341. Chang A.T.C., Wilheit T.T. Remote sensing of atmospheric water vapor, liquid water and wind speed at the ocean surface by passive microwave techniques from the Nimbus satellite. Radio Sci., 1979, V.14. №.5. P.793-802 Жевакин С.А., Троицкий В.С., Цейтлин Н.М. Радиоизлучение атмосферы и исследование поглощения сантиметровых волн. Известия ВУЗов Радиофизика, Т.1. №2. С.19. 1958. С.А. Жевакин, В.С. Троицкий, Поглощение сантиметровых волн в слоистой атмосфере. Радиотехника и электроника, 1959, 4, 1,21. А.Е. Саломонович, О.М. Атаев, Тепловое излучение и поглощение в земной атмосфере радиоволн 8 мм диапазона. Изв. ВУЗов Радиофизика, 1960, 3, 4, 606. Nicoll G.R. The measurement of Thermal and Similar radiations at Millimeter wavelengths. Proc. IEEE, B 104, N17. 1957. P.519. Аквилонова А.Б., Кутуза Б.Г., Митник Л.М. Широтное распределение водозапасов облаков над земным шаром по данным измерения с ИСЗ «Космос-243» -- Известия АН СССР, ФАО, 1971, т.7. С.139-144. Кутуза Б.Г., Данилычев М. В., Яковлев О.И. Спутниковый мониторинг Земли: Микроволновая радиометрия атмосферы и поверхности М.:2017 Башаринов А.Е. Егоров С.Т., Колосов М.А., Кутуза Б.Г. Особенности метода сверхвысокочастотного радиометрического зондирования атмосферы с летательных аппаратов. Труды ГГО, 1968. Вып.222. С.153-158. Шутко А.М., Кутуза Б.Г., Яковлев О.И., Ефимов А.И., Павельев А.Г. Радиофизические исследования планет. В кН. Итоги науки и техники. Радиотехника, т.16. М.:ВИНИТИ, 1978. Кутуза Б.Г, Смирнов М.Т. Влияние облачности на усредненное радиотепловое излучение системы Атмосфера-Поверхность океана. Исследования Земли из космоса 1980 (№3) с. 76-83 Войт Ф.Я., Мазин И.П. Водность кучевых облаков. Изв. АН СССР, Физика атмосферы и океана, 1972. №2. Т.8. С.1166-1176. Гагарин С.П., Кутуза Б.Г. Влияние морского волнения и неоднородностей атмосферы на СВЧ излучение системы атмосфера – морская поверхность. Исследование Земли из космоса. 1983 №3. C.88-99. Planck V.G. The size distribution of cumulus clouds in representative Florida populations. J.Appl.Met. 1969. V.8. N.1. P.46-67.