Простой метод определения источников приземного аэрозоля на основе результатов анализа обратных траекторий

Изложен простой метод пространственно-временной локализации источников приземного аэрозоля, основанный на анализе обратных траекторий. Ключевым параметром метода является производная давления по времени (P't). Положительная величина P't соответствует восходящим воздушным потокам, отрицательная — нисходящим. Критерием источника аэрозоля, образовавшегося в определенном месте у поверхности Земли, считалась ситуация, когда одновременно были выполнены два условия. Первое — воздушная масса находится в приземном слое (ниже 700 мбар). Второе — P't > 20 мбар/ч эквивалентно восходящему потоку со скоростью несколько см/с и более. Последнее соответствует мезомасштабным вертикальным движениям одного знака объемов воздуха с горизонтальными размерами порядка 10–100 км. Оценка 20 мбар/ч взята исходя из анализа всего многолетнего массива (2007–2012 гг.) результатов анализа обратных траекторий для севастопольской станции AERONET. Мы также попытались учесть процесс «удаление аэрозоля с осадками». Критерием такого нисходящего воздушного потока является одно условие P't < −20 мбар/ч. Если это условие выполнялось, то считалось, что атмосферный слой уже не содержит аэрозоль, захваченный ранее восходящими потоками с поверхности Земли. Валидация метода проведена по данным севастопольской станции сети AERONET и спутникового оптического сканера MODIS. На примере пылевого аэрозоля из двух аридных районов было показано наличие связи между районом зарождения аэрозоля и специфическими оптическими характеристиками аэрозоля, наблюдаемыми на севастопольской станции сети AERONET, и особенностью его влияния на результаты стандартной атмосферной коррекции спутниковых измерений, выполненных оптическим сканером MODIS. Результаты работы представляют интерес для специалистов, решающих задачи атмосферной коррекции измерений восходящей яркости на верхней границе атмосферы в видимом диапазоне спектра над водной поверхностью.

1. Kneizys F. X. et al. Users Guide to LOWTRAN 7 URL: http://oai.dtic.mil/oai/oai?verb=getRecord&metadataPrefix=html&identifier=ADA206773 (дата обращения: 01.08.2014).

2. Кондратьев К. Я. и др. Атмосферный аэрозоль. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 224 с.

3. Young R. W. et al. Atmospheric iron inputs and primary productivity: Phytoplankton responses in the North Pacific // Global Biogeochem. Cycles. 1991. V. 5, N 2. H. 119–134, doi:10.1029/91GB00927.

4. Gordon H. R. еt al. Retrieval of water-leaving radiance and aerosol optical thickness over the oceans with SeaWiFS: A preliminary algorithm // Applied Optics. 1994. 33. P. 443–452.

5. Claustre H. et al. Is desert dust making oligotrophic waters greener? // Geophys. Res. Lett. 2002. V. 29(10), doi:10.1029/2001GL014506.

6. Suslin V. V. et al. Desert dust effects in the results of atmospheric correction of satelle sea color observations // Current Problems in Optics of Natural Waters: Proc. 4th Int. Conf. (Nizhny Novgorod, September 11–15, 2007) Nizhny Novgorod. 2007. P. 184—187.

7. AERONET. URL: http://aeronet.gsfc.nasa.gov/ (дата обращения: 01.08.2014).

8. Ahmad Z. et al. New aerosol models for the retrieval of aerosol optical thickness and normalized water-leaving radiances from the SeaWiFS and MODIS sensors over coastal regions and open oceans // Applied Optics. 2010. V. 49, N 29. Р. 5545–5560.

9. Ahmed S. et al. Hyperspectral and multispectral above-water radiometric measurements to monitor satellite data quality over coastal area // Proc. SPIE 8030, Ocean Sensing and Monitoring III, 803002 (May 04, 2011); doi:10.1117/12.884674; http://dx.doi.org/10.1117/12.884674.

10. Moulin C. et al. Atmospheric correction of ocean color imagery through thick layers of Saharan dust // Geophys. Res. Let. 2001. V. 28. P. 5–8.

11. Pickering K. E. et al. Trace gas transport and scavenging in PEM-Tropics B South Pacific Convergence Zone convection // J. Geophys. Res. 2001. V. 106. P. 32591–32602.

12. Пример результата BTA за 17 декабря 2008 года на 0 часов (UTC) для севастопольской станции AERONЕT: http://croc.gsfc.nasa.gov/aeronet/IMAGES/Y08/M12/ktraj_tlk_7bck08121700231.asciidat.gz (дата обращения: 01.08.2014).

13. Dubovik O. et al. A flexible inversion algorithm for retrieval of aerosol optical properties from Sun and sky radiance measurements // J. Geophys. Res. 2000. V. 105, N 20. P. 673–696.

14. Dubovik O. et al. Accuracy assessments of aerosol optical properties retrieved from AERONET sun and sky-radiance measurements // J. Geophys. Res. 2000. V. 105. P. 9791–9806.

15. Севастопольская станция AERONET. URL: http://aeronet.gsfc.nasa.gov/new_web/photo_db/Sevastopol.html (дата обращения: 01.08.2014).

16. Список продуктов AERONET. URL: http://aeronet.gsfc.nasa.gov/new_web/data_description.html (дата обращения: 01.08.2014).

17. NASA Ocean Color Browser. URL: http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/cgi/browse.pl?sen=am (дата обращения: 01.08.2014).

18. КЯМ. URL: http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/WIKI/AtmoCor.html (дата обращения: 01.08.2014).

19. Гришин Г. А. и др. Об эволюции южных циклонов, выходящих на Черное море и территорию Украины, по данным спутниковых и наземных наблюдений // Исследование Земли из космоса. 1991. № 3. C. 89–94.

20. Kubilay N. et al. Optical properties of mineral dust outbreaks over the northeastern Mediterranean // J. Geophys. Res. 2003. V. 108, N D21. P. 4666. doi:10.1029/2003JD003798.