Методы обработки и интерпретации спутниковых микроволновых измерений в целях температурно-влажностного зондирования атмосферы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.29, кандидат физико-математических наук Пегасов, Виктор Михайлович

• Пегасов, Виктор Михайлович
• кандидат физико-математических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Пегасов, Виктор Михайлович

Введение.

Глава 1. Физические основы и средства микроволнового температурно-влажностного зондирования атмосферы со спутников.

1.1. Физические основы микроволнового температурно-влажностного зондирования атмосферы

1.2. Спутниковая аппаратура атмосферного МКВ зондирования

Глава 2. Разработка метода тематической обработки измерений атмосферного

МКВ-зондировщика в целях ТВЗА

2.1. Формулировка обратной задачи ТВЗА

2.2. Радиационные расчеты и моделирование измерений МКВ - радиометров

2.3. Анализ информационного содержания данных МТВЗА

2.4. Разработка метода тематической обработки измерений МКВ -радиометров для получения данных ТВЗА

2.5. Учет вариации излучательной способности подстилающей поверхности при тематической обработке модельных измерений спутниковых МКВ -радиометров

Глава 3. Анализ качества и применимости фактической информации микроволнового радиометра МТВЗА для целей ТВЗА

3.1. Описание и предварительный анализ данных фактических измерений МТВЗА

3.2. Регрессионная процедура корректировки сигналов

3.3. Разработка процедуры абсолютной калибровки спутниковых измерений

Глава 4. Адаптация и испытание метода тематической обработки измерений МКВ радиометров КА "Метеор-ЗМ" №1 и ИСЗ NOAA

4.1. Адаптация метода тематической обработки, численные эксперименты по обращению данных МТВЗА

4.2. Учет влияния мешающих факторов

4.3. Анализ результатов температурного зондирования атмосферы по данным зондировщика AMSU-A ИСЗ N0 А А

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы обработки и интерпретации спутниковых микроволновых измерений в целях температурно-влажностного зондирования атмосферы»

Актуальность работы.

Бурное развитие методов дистанционного зондирования (ДЗ) в последние десятилетия связано с новыми возможностями наблюдений из космоса с искусственных спутников Земли (ИСЗ). Измерения со спутников характеристик уходящего электромагнитного излучения системы "атмосфера - подстилающая поверхность" позволяют получать разнообразную информацию о параметрах состояния атмосферы и подстилающей поверхности, необходимую при решении таких задач, как исследование общей циркуляции атмосферы, численный прогноз погоды, слежение за опасными метеорологическими явлениями, изучение климатических изменений и определяющих их факторов.

В настоящее время спутниковые измерения уходящего излучения системы "атмосфера - подстилающая поверхность" производятся в широком диапазоне - от ультрафиолетовой (УФ) до инфракрасной (ИК) и микроволновой (МКВ) областей спектра. В силу разнообразия процессов переноса излучения в системе "атмосфера — подстилающая поверхность" это обеспечивает возможность определения обширной совокупности параметров физического состояния атмосферы и подстилающей поверхности.

Одной из основных задач дистанционного метеорологического зондирования является получение количественных данных о вертикальном распределении температуры Т(р) и влажности Q(p) в атмосфере (р-давление). Информация о Т(р) и Q(p) или данные температурно-влажносткого зондирования атмосферы (ТВЗА) используется в схемах анализа и численного прогноза погоды (ЧПП). Последние исследования по усвоению данных спутникого атмосферного зондирования в прогностических моделях NCEP (США), Метеослужб Великобритании и Канады, ЕЦСПП (Европейский Центр Среднесрочного Прогноза Погоды) говорят о том, что указанные данные могут дополнить и, в значительной степени, заменить наблюдения наземной сети метеорологических станций [49,53]. В связи с этим в последние годы большое внимание уделяется совершенствованию методов ТВЗА, повышению достоверности и точности данных ТВЗА.

Методы ТВЗА базируются на интерпретации данных "косвенных" измерений -измерений интенсивности уходящего теплового излучения системы "атмосфера -подстилающая поверхность" с помощью ИК и МКВ радиометров [2,3,14,15]. Для получения всепогодных данных ТВЗА, т.е. зондирований в условиях наличия а отсутствия облачности с удовлетворительными точностными характеристиками требуется совместный анализ спутниковых измерений ИК и МКВ зондировщиков. Зондирование в условиях безоблачной или малооблачной атмосферы базируется на интерпретации спектрометрических измерений уходящего ИК излучения в полосах поглощения СОг (15 и 4,3 мкм), водяного пара (6,7 мкм) и окнах прозрачности атмосферы (3.7, 10 - 12 мкм) с помощью существующей аппаратуры (ИК-радиометр HIRS/2 на борту ИСЗ серии NOAA). Для зондирования в условиях облачности на зарубежных оперативных метеорологических спутниках серии NOAA, DMSP с конца 70-х годов устанавливаются МКВ радиометры, измерения которых позволяют восстанавливать профили температуры Т(р) и влажности Q(p) в облачной атмосфере.

Первым этапом развития отечественной оперативной системы ТВЗА явился запуск сканирующих ИК радиометров на борту спутников серии "Метеор-2" в 80-х годах. Следующий важный этап - запуск в 2001г. на борту КА "Метеор-ЗМ" №1 первого отечественного МКВ - зондировщика МТВЗА (Модуль Температурно-Влажностного Зондирования Атмосферы). Аппаратура МТВЗА представляет собой многоканальный сканирующий МКВ радиометр, разработанный в Центре Космических Наблюдений (ЦКН) Росавиакосмоса [34,35,40,41]. Аппаратура МТВЗА в составе измерительного комплекса КА "Метеор-ЗМ" №1 была экспериментальной и ее запуск позволил проверить и отработать ряд технических решений. Планируется установка доработанных по результатам испытаний образцов МКВ зондировщиков типа МТВЗА на последующие метеоспутники серии "Метеор-ЗМ", а также на океанографические спутники.

В этой связи создание методов анализа и обработки измерений отечественных спутниковых МКВ зондировщиков для оперативного получения и использования данных ТВЗА глобального и регионального покрытия является весьма актуальной задачей и на ее решение направлены выполненные й диссертации исследования.

Цель работы.

Целью данного исследования является разработка методов и алгоритмов обработки спутниковых МКВ измерений для получения данных ТВЗА регионального и глобального покрытия.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи: 1. Проанализировать имеющийся положительный опыт использования измерений МКВ-радиометров спутников серии NOAA для получения данных ТВЗА регионального и глобального покрытия.

Л'

2. Исследовать информативность измерений МКВ-радиометра типа МТВЗА и оценить потенциальную точность результатов ТВЗА в зависимости от привлекаемой дополнительной информации.

3. Разработать' и испытать на моделированных данных методы и алгоритмы тематической обработки измерений МКВ-радиометра МТВЗА и восстановления атмосферных профилей Т(р) и Q(p).

4. Подготовить программные средства тематической обработки данных измерений МКВ - радиометров, позволяющие оперативно восстанавливать искомые профили Т(р) и Q(p) в пунктах спутникового зондирования.

5. Выполнить анализ достоверности фактических измерений аппаратуры МТВЗА КА "Метеор-ЗМ" №1 и оценить их пригодность для решения задачи ТВЗА.

6. Адаптировать алгоритмы и программное обеспечение к фактической информации МКВ - радиометра МТВЗА КА "Метеор-ЗМ" №1, выполнить серию экспериментов по получению данных ТВЗА на основе тематической обработки фактических измерений МТВЗА, оценить точностные характеристики результатов атмосферного зондирования.

7. Проверить работоспособность созданной схемы тематической обработки спутниковых измерений (включая процедуры учета мешающих факторов) на ограниченной выборке фактических данных МКВ - радиометра AMSU ИСЗ NOAA-16.

Использованные материалы.

1. Глобальные данные измерений МКВ-радиометра МТВЗА с КА "Метеор-ЗМ" №1 (каналы 1-11) в терминах выходного электрического сигнала (мВ-милливольты) в узлах регулярной сетки 0,5°х0,5° за периоды 29.04.2002-02.05.2002 и 06.05.2002-07.05.2002.

2. Архив данных объективного анализа метеоэлементов Т(р) и Q(p) из банка гидрометеорологических данных "Прогноз-1060" ГМЦ России.

3. Данные измерений МКВ-радиометра AMSU/ATOYS ИСЗ NOAA (зона Московского приема, каналы №№1-20) в терминах яркостных температур за разные периоды 2002 г. Размер элемента разрешения AMSU меняется от 48x48 км (в надире) до 75^120 км на краях полосы обзора, при совмещении данных AMSU с информацией других приборов пространственное разрешение данных

AMSU искуственно повышают до 24 км в надире и до примерно 60 км на краях полосы обзора [69].

4. Климатический архив значений излучательных способностей подстилающей поверхности по данным МКВ радиометра SSM/I (извлечен из архива ISCCP [61]).

Научная новизна.

1. Разработаны методы и алгоритмы восстановления профилей температуры и влажности в атмосфере на основе тематической обработки данных измерений МКВ - зондировщиков типа МТВЗА, входящих в состав полезной нагрузки отечественных метеоспутников серии "Метеор-ЗМ".

2. Впервые выполнен анализ достоверности и целевой пригодности данных фактических измерений аппаратуры МТВЗА, полученных за период ее функционирования на борту КА "Метеор-ЗМ" №1, разработаны регрессионные процедуры калибровки и коррекции спутниковых измерений уходящего МКВ излучения в "прозрачных" и "температурных" каналах.

3. Созданы и испытаны на моделированной и реальной информации програмные средства калибровки и тематической обработки данных измерений МТВЗА, обеспечивающие восстановление профилей температуры в пунктах спутникового зондирования.

4. Впервые выполнены численные эксперименты по получению данных температурного зондирования атмосферы регионального и глобального покрытия на основе "обращения" фактических измерений аппаратуры МТВЗА КА "Метеор-ЗМ" №1, получены оценки точности результатов спутникового зондирования.

5. Испытан метод тематической обработки измерений МКВ зондировщика на реальных данных радиометра AMSU ИСЗ NOAA-16, включающий процедуру учета мешающих факторов.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Результаты анализа информационного содержания данных измерений МКВ-зондировщика МТВЗА.

2. Результаты анализа достоверности и целевой пригодности данных фактических измерений аппаратуры МТВЗА на борту КА "Метеор-ЗМ" №1. Результаты коррекции и калибровки спутниковых микроволновых измерений.

3. Метод тематической обработки данных измерений МКВ - радиометра типа МТВЗА для дистанционного определения профилей температуры в атмосфере.

4. Метод учета влияния мешающих факторов (неточное знание излучательной способности подстилающей поверхности, искажающее влияние облачности и осадков) при тематической обработке МКВ-измерений радиометра AMSU ИСЗ NOAA-16.

5. Результаты численных экспериментов по восстановлению профилей температуры, оценки точностных характеристик спутникового зондирования на основе тематической обработай данных фактических измерений МКВ зондировщиков спутников "Метеор-ЗМ" №1 hNOAA-16.

Практическая ценность.

Практическая ценность работы состоит в создании методов анализа и тематической обработки данных измерений спутниковых МКВ зондировщиков типа МТВЗА. Разработанные процедуры калибровки и коррекции спутниковых данных, алгоритмы "обращения" измерений уходящего МКВ излучения позволяют проводить анализ физической достоверности и целевой пригодности спутниковой информации, создавать на основе разработанных прототипов технологии оперативного получения данных всепогодного температурно-влажностного зондирования атмосферы путем тематической обработки измерений с будущих спутников серии "Метеор-ЗМ". Подготовленные программные комплексы будут использоваться для анализа и интерпретации информации аппаратуры типа МТВЗА в рамках летных испытаний следующих КА серии "Метеор-ЗМ".

Апробация работы.

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Ученом Совете и на научных семинарах НИЦ "Планета", на Всероссийской научной конференции "Дистанционное зондирование земных покровов и атмосферы аэрокосмическими средствами" (Муром, 20-22 июня 2001г.), на Международных Симпозиумах стран СНГ «Атмосферная радиация» (МСАР-02, 18-21 июня 2002; МСАР-2004, 22-25 июня 2004, Санкт-Петербург).

Публикации.

Основные результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

1) Пегасов В.М, Успенский А.Б. Температурно-влажностное зондирование атмосферы по данным измерений спутникового СВЧ-радиометра МТВЗА - методы и алгоритмы тематической обработки. Сб.докл. Всерос.науч.конф. «Дистанционное зондирование земных покровов и атмосферы аэрокосмическими средствами.» Г.Муром, 2001, с. 388-393.

2) Успенский А.Б., Пегасов В.М, Черный И.В. Анализ информационного содержания данных измерений СВЧ-радиометра МТВЗА в задаче температурно-влажностного зондирования атмосферы. Сб.докл. Всерос.науч.конф. «Дистанционное зондирование земных покровов и атмосферы аэрокосмическими средствами.» Г.Муром. 2001. с. 406-410.

3) Пегасов В. М., Успенский А.Б. Методические вопросы обработки данных измерений микроволнового зондировщика МТВЗА КА "Метеор —ЗМ" № 1 в целях температурно-влажностного зондирования атмосферы. Труды НИЦ космической гидрометеорологии Планета "Вопросы обработки и интерпретации данных дистанционного зондирования Земли" вып 1 (46) под ред. д.ф.-м.н В.В. Асмуса, СПб, Гидрометеоиздат, 2004.

4) Пегасов В. М., Успенский А.Б. Численное моделирование дистанционного температурно-влажностного зондирования атмосферы регионального покрытия по данным измерений спутникового микроволнового зондировщика МТВЗА. Сборник тезисов международного симпозиума по атмосферной радиации МСАР-2, 18-21 июня 2002г., г. Санкт-Петербург, с. 110.

5) Черный И.В., Чернявский Г.М., Успенский А.Б., Пегасов В.М. СВЧ-радиометр МТВЗА спутника "Метеор-ЗМ" №1: предварительные результаты летных испытаний. Иссл. Земли из космоса. 2003, №6, с 35-47.

6) Пегасов В.М., Бухаров М.В., Успенский А.Б. Численные эксперименты по восстановлению профилей температуры на основе обработки измерений аппаратуры МТВЗА КА "Метеор-ЗМ" № 1. Сб-к тезисов Международного симпозиума стран СНГ «Атмосферная радиация» (МСАР-2004), 22-25 июня 2004г., г. Санкт-Петербург, Россия. СПб, 2004, с.21-22.

Диссертационная работа имеет следующую структуру:

Первая глава носит обзорный характер. Кратко рассмотрены физические основы микроволнового дистанционного зондирования атмосферы, постановка обратной задачи ТВЗА, дано описание спутниковых МКВ зондировщиков. Отмечены преимущества и недостатки использования спутниковых измерений уходящего МКВ излучения в целях ТВЗА, по сравнению с использованием измерений ИК зондировщиков. Основное преимущество - возможность получения достоверных данных ТВЗА независимо от наличия или отсутствия облачности в поле зрения прибора. Недостатки - необходимость учета "нечерноты" подстилающей поверхности (изменчивость излучательной способности подстилающей поверхности), а также ухудшенное, по сравнению с результатами зондирования на основе данных ИК зондировщиков, пространственное разрешение.

Представлено описание первого отечественного МКВ зондировщика МТВЗА, созданного в ЦКН Росавиакосмоса и установленного на борту КА "Метеор-ЗМ" №1. Прибор МТВЗА относится к классу спутниковых МКВ радиометров нового поколения, совмещающих в себе функции сканера и зондировщика. Измерения уходящего теплового излучения с помощью аппаратуры МТВЗА позволяют восстанавливать вертикальные профили температуры и влажности в атмосфере при наличии и отсутствии облачных образований в поле зрения прибора [35,69].

Глава 2 диссертации посвящена обзору методов восстановления профилей T(p),Q(p) по спутниковой информации и разработке метода тематической обработки данных измерений МКВ зондировщиков типа МТВЗА в целях ТВЗА, который представляет собой комбинацию регрессионного метода и метода численного решения обратной задачи. В ней приводятся результаты анализа информационного содержания данных измерений МКВ-радиометра МТВЗА, расчеты количественных показателей информативности, а также оценки потенциальной точности результатов зондирования, разработан и испытан метод тематической обработки данных МКВ-измерений, оценена точность данных ТВЗА, полученных с помощью предложенного метода.

Для восстановления профилей Т(р) и Q(p) по данных измерений аппаратуры МТВЗА были рассмотрены 3 схемы: использование линейной регрессионной оценки; численное решение обратной задачи; комбинированное использование регрессии и решения обратной задачи. При этом, поскольку реальные измерения аппаратуры МТВЗА на данном этапе исследований не использовались (были недоступны большую часть времени работы над диссертацией), численные эксперименты по восстановлению Т(р) и Q(p) проводились по замкнутой схеме (спутниковые измерения моделировались по данным объективного анализа).

В третьей главе оценивается применимость данных фактических измерений МКВ-радиометра МТВЗА для целей температурного зондирования атмосферы (ТЗА), произведены корректировка измерений в каналах МТВЗА с большим уровнем инструментального шума и абсолютная расчетная калибровка данных МТВЗА.

Для качественной оценки достоверности фактических измерений МКВ-радиометра МТВЗА был проведен визуальный анализ глобальных полей данных МТВЗА. Дополнительно для оценки достоверности был осуществлен сравнительный анализ моделированных и фактических измерений МТВЗА. На основе проведенного анализа выявлена необходимость коррекции малодостоверной информации. Для этих целей была разработана и апробирована методика восстановления информации в отдельных каналах радиометра по более достоверной информации в другом канале. Для последующей обработки данные измерений МТВЗА были откалиброваны в шкалу яркостных температур. При этом использовался алгоритм статистической линейной регрессии.

В четвертой главе рассмотрены вопросы адаптации и испытаний алгоритма тематической обработки реальных МКВ-измерений, оценена информативность измерений в пригодных для целей ТЗА каналах МТВЗА, получены результаты глобального и регионального восстановления профилей Т(р) по фактической информации МКВ-радиометра МТВЗА (каналы №№7-11). Создана и испытана методика учета влияния мешающих факторов применительно к данным МКВ - радиометра AMSU ИСЗ NOAA-16. Осуществлена проверка работоспособности двухэтапного метода тематической обработки МКВ измерений на материале информации МКВ - радиометра AMSU ИСЗ NOAA-16.

В заключении дан перечень основных результатов, полученных в диссертационной работе.

Заключение диссертации по теме «Физика атмосферы и гидросферы», Пегасов, Виктор Михайлович

Основные результаты и выводы:

1. Выполнен анализ информационного содержания спутниковых данных применительно к задаче температурного зондирования атмосферы для доступного набора измерений в 5 каналах МТВЗА;

2. Предложены и испытаны на реальных данных два метода «обращения» измерений # МТВЗА, которые обеспечивают восстановление профилей Т(р) в пунктах спутникового зондирования: (1) - регрессионная процедура «обращения» - "регрессия на сигнал"; (2) двухэтапный метод «обращения». Анализ погрешностей восстановления профилей Т(р) не выявили явного преимущества одного метода перед другим. Общий уровень ошибок восстановления профилей температуры по фактическим данным МТВЗА в слое 1000 - 400 гПа составляет 2-3,5К.

3. Произведено глобальное восстановление профилей Т(р) по данным МТВЗА. Показано количественное и хорошее качественное соответствие между восстановленными полями Т(р) и истинными значениями Т(р).

4. Создан и испытан эффективный метод учета мешающих факторов при моделировании измерений МКВ-радиометра AMSU ИСЗ NOAA-16.

5. Выполенна серия численных экспериментов по тематической обработке фактических измерений МКВ радиометра AMSU ИСЗ NOAA-16 и восстановлению профилей температуры, показавшая работоспособность предложенного двухэтапнош метода обращения МКВ измерений (с включением метода учета мешающих факторов). Точностные характеристики результатов температурного зондирования близки к достигаемым современными зарубежными схемами тематической обработки данных ИСЗ NOAA [69].

Заключение

Диссертационная работа посвящена созданию метода восстановления профилей температуры и влажности атмосферы по данным измерений МКВ зондировщиков типа МТВЗА, устанавливаемых на российских метеорологических ИСЗ серии "Метеор-ЗМ". В результате проведенного исследования получены следующие основные результаты:

1. На основе анализа информационного содержания моделированных данных измерений МКВ зондировщика МТВЗА КА "Метеор-ЗМ" № 1 установлена целевая пригодность спутниковых измерений указанного состава для получения данных ТВЗА регионального и глобального покрытия. Получены оценки теоретической погрешности восстановления профилей температуры (в пределах 1.0-2.5К для слоя 1000-100 гПа) и влажности (в пределах 10-35 % для слоя 1000-300 гПа).

2. Предложен и испытан на моделированных данных двухэтапный метод "обращения" измерений аппаратуры МТВЗА, обеспечивающий восстановление искомых профилей температуры и влажности в атмосфере путем последовательного построения регрессионной оценки и ее уточнения с помощью численного решения обратной задачи.

3. Выполнен анализ качества и целевой пригодности фактической информации аппаратуры МТВЗА К А "Метеор-ЗМ" № 1. Установлена физическая достоверность измерений МТВЗА в "температурных" каналах №№7-11 (порядка 60% от общего объема поступившей информации). Измерения в "прозрачных" каналах №№1-6 малодостоверны на большинстве участков орбит (восходящих и нисходящих), их целевое применение затруднено из-за повышенного уровня инструментального шума.

4. Предложена и испытана процедура регрессионной коррекции измерений аппаратуры МТВЗА в каналах №№1-11 с использованием результатов измерений в "референсных" каналах с умеренным уровнем инструментального шума, позволяющая повысить достоверность спутниковых данных.

5. Предложена и испытана регрессионная процедура абсолютной калибровки данных измерений МТВЗА, базирующаяся на использование совмещенных в пространстве и во времени фактических измерений МТВЗА и данных объективного анализа полей температуры и влажности. Оцененные в терминах СКО погрешности абсолютной калибровки данных МТВЗА в каналах №№7-11 составляют порядка 1.0К, а в каналах №№1-6 порядка 1.9К.

6. С учетом состава и точностных характеристик фактических измерений аппаратуры МТВЗА КА "Метеор-ЗМ" №1 был адаптирован метод тематической обработки и на его основе подготовлен программный комплекс построения оценок искомых профилей температуры с помощью модифицированных регрессионного алгоритма и алгоритма численного решения обратной задачи.

7. Выполнена серия численных экспериментов по получению данных температурного зондирования атмосферы глобального и регионального покрытия на основе тематической обработки фактических измерений МТВЗА за несколько сроков апреля, мая 2002 г. Построены глобальные поля восстановленных профилей температуры на стандартных изобарических уровнях в слое 1000-100 гПа и сопоставлены с "истинными" полями-результатами объективного анализа полей метеоэлементов за сроки, ближайшие к сроку спутниковых измерений. Установлено хорошее качественное соответствие восстановленных и "истинных" полей, получена статистика ошибок результатов спутникового зондирования. Величины СКО для восстановленных профилей температуры находятся в диапазоне 2.0-3.5К для слоя 1000-400 гПа, что примерно соответствует информационному потенциалу фактических измерений МТВЗА и теоретическим оценкам погрешностей результатов температурного зондирования.

8. Создан и испытан на реальных спутниковых данных (ограниченнная выборка измерений модуля AMSU-A ИСЗ NOAA-16 за отдельные сроки 2002г.) регрессионный метод учета мешающих факторов (неточность знания излучательной способности и температуры подстилающей поверхности, искажающее влияние облачности), позволяющий значительно повысить точность моделирования спутниковых измерений с помощью имеющегося комплекса радиационных расчетов (без привлечения данных о Ts и бу в пунктах спутникового зондирования) и точность результатов ТЗА.

9. Выполнена серия численных экспериментов по тематической обработке данных измерений AMSU-A ИСЗ NOAA-16 и восстановлению профилей Т(р) с помощью предложенного двухэтапного метода, включающего разработанный метод учета мешающих факторов. Сопоставление результатов спутникового зондирования с "истинными" профилями (результатами объективного анализа) демонстрирует работоспособность предложенного метода тематической обработки и его пригодность для восстановления профилей температуры в пунктах спутникового зондирования с приемлемой точностью.

Автор выражает искренние благодарности; научному руководителю доктору физ-мат наук Успенскому А.Б. за постановку задач, ценные советы и замечания и поддержку во время работы над диссертацией, доктору физ-мат наук Черному И.В. (ЦКН Росавиакосмос) за предоставление архива фактических измерений аппаратуры МТВЗА КА "Метеор-ЗМ" №1, кандидату физ-мат наук Бухарову М.В. за ценные советы и замечания, сделанные в ходе выполнения работы, сотрудникам НИЦ Планета - зав. отделом к.т.н Соловьеву В.И. за помощь в техническом обеспечении выполненных работ и ценные советы, зав. лаб. Кухарскому А.В. за советы, связанные с программированием на языке Fortran, а также всем коллегам, принимавшим участие в обсуждении результатов исследований. т т

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Пегасов, Виктор Михайлович, 2004 год

1. Алдухов О.А., Гордин В.А.: Трехмерные корреляционные функции основных аэрологических величин свободной атмосферы. Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2001. N. 37(1), стр. 3-23.

2. Арманд Н,А. Дистанционные методы изучения земной поверхности и атмосферы Земли в СВЧ диапазоне радиоволн. Иссл. Земли из космоса. 1980, №1, с 95-105.

3. Башаринов АЕ, Гурвич АС. Егоров С.Т. Радиоизлучение Земли как планеты. -Москва, Наука, 1974,188 е., 112 с.

4. Бухаров М.В., Геохланян Т.Х., Халин Ю.Б. Интегральные влажносгные параметры атмосферы над океанами по информации микроволнового радиометра МИВЗА. -Метеорология и гидрология, 2003 № 12, с. 46-55.

5. Голуб Дж., Ван Лоун Ч. Матричные вычисления. IIM., «Мир», 1999, 548 с.

6. Грачев В Ж, Успенский А.Б., Федоров В.В. Использование априорной статистической информации при выборе параметрического представления метеоэлементов. Труды ГосНИЦИПР, 1978, в. 9, с. 25-35.

7. Демиденко Е.З. Линейная и нелинейная регрессии М., Финансы и статистика, 1981. 302 с.

8. Жевакин С.А., Наумов А.П. Распространение сантиметровых, миллиметровых и субмиллиметровых волн в земной атмосфере. Изв. Вузов. Радиофизика. 1967. т. 10, №9-10, с. 1213-1243.

9. Заболотских Е.В. Восстановление влагосодержания атмосферы и приводного ветра с помощью нейронно-сетевых алгоритмов по спутниковым микроволновым измерениям. //Кандидатская диссертация. СПб, 2001,207 с.

10. Заболотских Е.В., Тимофеев Ю.М., Успенский А.Б., и др. О точности микроволновых спутниковых измерений скорости приводного ветра, влагосодержание атмосферы и водозапаса облаков Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2002, т.38, №5, с. 670-675.

11. Зуев В.Е., В.С.Комаров. Статистические модели температуры и газовых компонент атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1986,264 с.

12. Козлов В.П. Математические вопросы обращения радиационных данных. В сб. «Инверсия Абеля и ее обобщения». 1978. Новосибирск, Наука, с. 68-95.

13. Козлов B.IL , Тимофеев Ю.М., Поляков АВ. Регрессионный подход к расчетной абсолютной калибровке спутниковых ИК-радиометров. Изв. РАН сер. Физика атмосферы и океана. 1993г. т.29, №5, с. 634-638.

14. Кондратьев К.Я., Тимофеев Ю.М. Термическое зондирование атмосферы со спутников. Л.: Гидрометеоиздат, 1970.410 с.

15. Кондратьев К.Я., Тимофеев Ю.М. Метеорологическое зондирование атмосферы из космоса. Л. Гидрометеоиздат, 1978,280 с.

16. Морозов В. А Регулярные методы решения некорректно поставленных задач. М. Изд-во МГУ, 1974.360с.

17. Обухов А.М. О статистических ортогональных разложениях эмпирических функций. // Изв. АН СССР. Сер. Геофиз. 1960, № 3, с. 432-439.

18. Pao С.Р. Линейные статистические методы и их применение М. Наука, 1968. 548 с.

19. Руководство по использованию спутниковых данных в анализе и прогнозе погоды. / Под ред. И.П. Ветлова, Н.Ф.Вельтшцева Л. Гидрометеоиздат, 1982. - 300 с.

20. Себер Д. Линейный регрессионный анализ М. Мир, 1980.456 с.

21. Соловьев В.И., Успенский А.Б., Кухарский А.В. Температурно-влажностное зондирование атмосферы регионального покрытия по данным ИСЗ «NOAA-16» Метеорология и гидрология. 2002.N2.c.52-53.

22. Соловьев В .И., Успенский А.Б. Кухарский А. В. Опыт регионального температурно-влажностого зондирования атмосферы по данным ИСЗ "NOAA". Метеорология и гидрология. 2003, №3, с.38-46.

23. Тимофеев Ю.М., Поляков А.В., Васильев А.В. и др. О микроволновом температурно-влажностном зондировании атмосферы и океана. Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 1997, т. 33, № 1, с. 53-61.

24. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. М. Наука, 1974, 223 с.

25. Успенский А.Б., Федоров В.В. Вычислительные аспекты метода наименьших квадратов при анализе и планировании регрессионных экспериментов. М. Изд-во МГУ. 1975, 168 с.

26. Успенский АЛ>. Обратные задачи математической физики анализ и планирование экспериментов. - В кн. Математические методы планирования эксперимента. -Новосибирск, Наука, 1981, с. 199-242.

27. Успенский АБ., Романов С.В., Троценко АН. Моделирование дистанционных измерений вертикального распределения озона в атмосфере по данным спутниковых ИК зондировщиков высокого спектрального разрешения. Исследование Земли из космоса, 2003, N 1, с.49-57

28. Успенский АБ., Романов С.В., Троценко А.Н. Применение метода главных компонент для анализа данных перспективных атмосферных ШС-зондировщиков. // Иссл. Земли из космоса, 2003, N3, с.

29. Успенский А.Б. Дистанционное зондирование атмосферы с помощью спутниковых Фурье-спектрометров. Труды Межд.Конф, "Математические методы в геофизике" Новосибирск, 8-12.10.2003. ИВМ и МГ, Новосибирск, 2003.

30. Черный И.В. Исследование и разработка аэрокосмических радиометрических систем СВЧ-диапазона для зондирования океана и атмосферы. Докторская диссертация, М. 2001, 228с.

31. Черный И.В., Чернявский Г.М., Успенский А.Б., Пегасов В.М. СВЧ-радиометр МТВЗА спутника "Метеор-ЗМ" №1: предварительные результаты летных испытаний. Иссл. Земли из космоса. 2003, №6, с 35-47.

32. Эткин B.C., Боярский Д.А., Кузьмин А.В. и др. СВЧ-скаттерометры и радиометры космического базирования для исследования Земли. ИКИ РАН, препринт-1894.1994, 52с.

33. Alishouse J.C., Snider J.B., Westwater E.R. et al. Determination of cloud liquid water content using the SSM/L IEEE Trans. Geosci. Rem. Sens., 1990, v.28, №5, pp. 817-822.

34. Bizzarri B. Short history of sounders and imagers for meteorology Jan. 2001, 66p. http:/cimss.ssec. wisc.edu/

35. Burns B.A. Simulation of AMSU temperarure profiling errors due to uncertainties in microwave land surface emissivity. Techn. Proc. 10-th Intern. TOVS Study Conf., 1999, pp. 56-59.

36. Cherny I.V., Chernyavsky G.M., Nakonechny V P., Pantsov S.Yu. Spacecraft "Meteor-3M" Microwave Imager/Sounder MTVZA: First Results of IGARSS'2002 Symposium, Toronto, Canada June 2002.

37. Cherny I.V. and V.Yu.Raizer. Passive microwave remote sensing of oceans. Wiley-Praxis, Chichester, 1998, 195 p.

38. Claassen J.P. and Fung A.K. The Recovery of Polarized Apparent Temperature Distributions of Flat Scenes from Antenna Temperature Measurements. /ЛЕЕЕ Transactions on Antenna and Propagation, vol. AP-22, N 3, pp. 433-442, 1974.

39. Crone L.J., McMillin L.M., Grosby D. S. Constrained regression in satellite meteorology. J Appl. Meteorol., 1996, v.35, pp 2023-2035.

40. English S.J Estimation of temperature and humidity profile information from microwave radiances over different surface types. Journ. Appl. Meteorol. 1999.v.3 8.-p. 1526-1541

41. English S J., A fast generic millimeter wave ocean emissivity model. Techn. Proc. 10-th Intern. TOVS Study Conf., 2000, pp. 178-183.

42. English S.J., Hewison. A fast generic millimeter-wave emissivity model. Proc, SPIE, 1998, 3503, pp. 288-300.

43. English S.J., Jones D.C., Dibben P.C. et al. The impact of cloud and precipitation on ATOVS soundings. Techn. Proc. 10-th Intern. TOVS Study Conf., 2000, pp. 184-190.

44. English S.J., Renshow R.J., Dibben P.C. et al. The AAPP module for identifying precipitation, ice cloud, liquid water, and surface type on the AMSU-A grid. Techn. Proc. 9-th Intern. TOVS Study Conf,, 1997, ECMWF, pp, 119-130.

45. English S.J., Renshow R.J., Smith A. J. et al.Current status in the assimilation of TOVS and ATOVS radiances at the UK Met. Office. Techn. Proc. 11-th Intern. TOVS Study Conf., 2001, pp. 79-89.

46. Eyre J.R, A fast radiative transfer model for satellite sounding systems, ECMWF Tech. Memo, 1991, vol. 176, 28 p.

47. Felde G.W., Pickle J.D. Retrieval of 91 and 150 GHz Earth surface emxssivities. J. Geophys. Res., 1995, v. 100, pp. 20855-20866.

48. Fleming H.E., Crosby D.S., Neuendorffer A.C, Correction of satellite temperature retrieval errors due to errors in atmospheric transmittances. J. Clim. Appl. Meteorol. 1986, v. 25, N 6, pp. 869-882.

49. Gadd A.J., Barwell B.R., Cox S J. et al. Global processing of satellite sounding radiance in a numeric weather prediction system. Quart. J. Roy. Meteor, Soc., 1995, v. 121, pp, 615-630.

50. Garand L., Turner D.S., Larocque M. An overview of the results from the HLRS-AMSU intercomparison of radiative transfer codes. Techn. Proc. 11-th Intern. TOVS Study Conf., 2001, pp. 101-104.

51. Grody N,C. Remote sensing of the atmosphere from satellites using microwave radiometry. In Atmosphere Remote Sensing by Microwave radiometry. M.A. Janssen., Ed., 1993, Wiley and Sons, pp. 259-334.

52. Grody N.C. Surface identification using satellite microwave radiometers. IEEE Trans. Geosci. Rem. Sens., 1998, v.26, pp. 850-859.

53. Goldberg M.D. Climate quality datasets from the AMSU-A. Tech. Proc. 11-th Intern. TOVS Study Conf, 2001, pp. 105-112.

54. Goldberg M.D. Generation of retrieval products from AMSU-A. Methodology and validation. Tech, Proc. 10-th Intern. TOVS Study Conf., 1999, pp. 219-229.

55. Handbook Use of Radio Frequency Spectrum for meteorology. http://www.wmo.ch/web/www/TEM/SG-RFC/Handbook.htm

56. Hollinger J. P., Peirce JX., Рос G.A. SSM7I Instrument and Evaluation. ШЕЕ Trans. Geosci. Elec., 1990, v.28, pp. 781-790.61. http://isccp.giss.nasa.gov/products/browsesurf.html. ISCCP Surface Climatology.

57. Isaacs R.G., Deblonde G, Water vapor profile retrievals at 183 GHz; land vs ocean and clear vs cloudy. AFGL-TR-85-0095.1985, Sci. Rep. №4,188p.

58. Isaacs R.G., Hoftman R.N., Kaplan L.D. Satellite remote sensing of meteorological parameters for global numerical weather prediction. Rev. Geophys., 1986, v.24, pp. 701-703.

59. Isaacs R.G. Review of 183 GHz moisture profile retrieval studies. AFGL-TR-870127. 1987, Sci. Rep. №1,44p.

60. Jones A.S., Vonder Haar T.H Retrieval of microwave surface emittance over land using coincident microwave and infrared satellite measurements. J. Geophys. Res., 1997, v. 102, pp. 13609-13626.

61. Kelly G., Bauer P, The use of AMSU-A surface channels to obtain surface emissivity over land, snow and ice for NWP. Tech. Proc. 11-th Intern. TOVS Study Conf., 2001, pp. 167-179.

62. Kerr Y.H., Njoku E.G. A semi-empirical model for interpreting microwave emission from semiarid land surface as seen from space. IEEE Trans. Geosci. Rem. Sens., 1990, v.28 (3), pp. 384393.

63. Kleespies T J. Preparations for ATOVS data at NOAA/NESDIS. Proc. 8-th Intern. TOVS Study Conf., 1995, pp. 306-311.

64. Li J, W.W.Wolf, W.PMenzel et al. Global soundings of the atmosphere from ATOVS measurements: The algorithm fhd validation. J. Appl. Meteorol. 2000, v. 39,1248-1268.

65. Liebe H.J. MPM-an atmospheric millimeter wave propagation model. Intern. J. Infrared and millimeter waves. 1989, №10, pp.631-650.

66. Marks G.J. and C.D. Rodgers. A retrieval method for atmospheric composition from limb emission measurements. J. Geophys. Res., 1993, 98, ND5 14939-14953

67. McFarland M.J., Miller R.L., Neale C.M.U. Land surface temperature derived from the SSM/I passive microwave brightness temperature. IEEE Trans. Geosci. Rem. Sens., 1990, v.28, №5, pp. 839-845.

68. Meeks M.L., Lilley A.E. The microwave spectrum of oxygen in the earth's atmosphere. J. Geophys. Res., 1963, v. 68, pp. 1683-1703.

69. Menzel W.P. Application with meteorological satellites. Tech. Doc. WMO/TD № 1078, Sat -28. 2001.

70. Prigent C,, Mathews E., Rossow R Microwave land surface emissivities estimated from SSM/I observations. J. Geophys. Res., 1997, №102, pp. 21867-21890.

71. Reale A.L. Scientific status for NOAA and DMSP operational sounding. Proc. 8-th Intern. TOVS Study Conf., 1995, pp. 408-412.

72. Reale A.L. NOAA operational sounding products from Advanced TOVS polar orbiting environmental satellites //NOAA Techn. Rep. NESDIS 102. Washington D.C. Aug 2001.61 p.

73. Rodgers C.D. Retrieval of atmospheric temperature and composition from remote measurements of thermal radiation. //Rev. Geophys. And Space Phys. 1976,14, pp. 609-624.

74. Rodgers C.D. The characterization and error analysis of profiles retrieved from remote sounding measurements. J. Geophys. Res., 1990, v. 95, pp. 55-87.

75. Rodgers C D. Inverse methods for atmospheric sounding: theory and practice. // World Sci. Publishing Co. 2000. 238 p.

76. Rosenkranz P.W, Retrieval of temperature and moisture profiles from AMSU-A and AMSU-B measurements. IEEE Trans. Geosci. Rem. Sens., 2001, v.39, №11, pp.2429-2435.

77. Rosenkranz P.W., Komichap M, I., Staelin D.H. A method for estimating of atmosphere water vapor profiles by microwave radiometry. J. Appl. Meteor., 1982, v. 21, pp 1364-1370.

78. Saunders R.W. A note on the Advanced Microwave Sounding Unit, Bull.Amer. Meteor. Soc., 1993, v.74, pp. 2211-2212.

79. Saunders R. W, RTTOV-7 Science and Validation Report. Eumetsat. 2002. 5 lp.

80. Saunders R.W., Brunei P. RTTOV-7 Technical Report. NWP SAF-MO-TR-009 ver. 1. 2002. 30p.

81. Saunders R.W., Matricardi M., Brunei P. A fast radiative transfer model for assimilation of satellite radiance observations- RTTOV-5. ECMWF Res.Dep.Tech.Memo. №282,1999, 29p.

82. Smith W.L., Hayden C.M., Wark D.Q., Mc Millin L. M. The T1ROS-N operational vertical sounder. Bull. Amer. Meteor. Soc. 1979, v.60, pp. 1177-1187.

83. Smith W.L., Woolf H.M. The use of eigenvectors of statistical covariance matrices for interpreting satellite sounding radiometer observations. // J. Atm. Sci,, 1976, v.33, N 7,1127-1140.

84. Staelin D.H., Cassel A.L., Kunzi K.F. et al. Microwave atmospheric temperature sounding: effects of clouds on the Nimbus-5 satellite data. J. Atmos. Sci., 1975, v.32, pp. 1970-1976.

85. Staelin D.H., Kunzi K.F., Pettyjohn R.L. et al. Remote sensing of atmospheric water vapor and liquid water with the NIMBUS-5 microwave spectrometer.

86. Uspensky A.B. et al. Sounding instruments for future Russian meteorological satellites Techn. Proc.lO111 Intern.TOVS Study Conf. Boulder CO. 1999. pp.533-544.

87. Uspensky A.B., Cherny I.V,, Chernoavsky G.M. Microwave sounding instruments for future Russian meteorological satellites. Techn Proc. 11th Intern. TOVS Study conf, Budapest, Hungary. 20.09-26.09 2000, pp.399 405.

88. Wang J.R., Chang L.A. Retrieval of water vapor profiles from microwave radiometric measurements near 90 and 183 GHz. J. Appl. Meteor., 1990, v. 29, pp 1005-1013,

89. Weng F. Microwave land emissivity model developed for satellite data assimilation and remote sensing applications. Tech. Proc. 11-th Intern. TOVS Study Conf,, 2001, pp. 423-428.

90. Wilheit T.T. An algorithm for retrieving water vapor profiles in clear and cloudy atmospheres from 183 GHz radiometric measurements, simulation studies, J, Appl. Meteor., 1990, v. 29, pp 508-515.