Оптимальная интерполяция наблюдений радиометрической сети AERONET для оценки распределения аэрозольной оптической толщины в восточноевропейском регионе

Обосновано применение метода оптимальной интерполяции для ассимиляции редких в пространстве и времени данных наблюдений аэрозольной оптической толщины (АОТ) в химико-транспортной модели. При использовании наблюдений АОТ в наземной радиометрической сети AERONET получены пространственная и временная корреляционные зависимости погрешностей результатов моделирования АОТ по химико-транспортной модели GEOS-Chem. Проведена оптимальная интерполяция данных АОТ сети AERONET с использованием результатов моделирования по GEOS-Chem в качестве предварительного поля для восточноевропейского региона за 2015—2016 гг. Показано, что применение оптимальной интерполяции позволяет более чем на треть уменьшить среднеквадратическую погрешность оценки АОТ в местах, где отсутствуют станции AERONET.

1. F. Waquet, J. Riedi, C. Labonnote, P. Goloub, B. Cairns, J.-L. Deuze, D. Tanre. J. Atm. Sci., 66 (2009) 2468—2480

2. B. Ford, C. L. Heald. Atm. Chem. Phys., 13 (2013) 9269—9283

3. S. Li, M. J. Garay, L. Chen, E. Rees, Y. Liu. J. Geophys. Res. Atm., 118 (2013) 1—14

4. C. Carnevale, G. Finzi, G. Mannarini, E. Pisoni, M. Volta. Atm. Env., 45 (2011) 289—295

5. A. Bovchaliuk, G. Milinevsky, V. Danylevsky, P. Goloub, O. Dubovik, A. Holdak, F. Ducos, M. Sosonkin. Atm. Chem. Phys., 13 (2013) 6587—6602

6. L. Sogacheva, T. Popp, A. M. Sayer, O. Dubovik, M. J. Garay, A. Heckel, N. C. Hsu, H. Jethva, R. A. Kahn, P. Kolmonen, M. Kosmale, G. Leeuw, R. C. Levy, P. Litvinov, A. Lyapustin, P. North, O. Torres, A. Arola. Atm. Chem. Phys., 20 (2020) 2031—2056

7. C. Ahn, O. Torres, H. Jethva. J. Geophys. Res. Atm., 119 (2014) 2457—2473

8. A. M. Sayer, N. C. Hsu, C. Bettenhausen, M.-J. Jeong. J. Geophys. Res. Atm., 118 (2013) 7864—7872

9. B. N. Holben, T. F. Eck, I. Slutsker, D. Tanre, J.P. Buis, A. Setzer, E. Vermote, J. A. Reagan, Y. J. Kaufman, T. Nakajima, F. Lavenu, I. Janowiak, A. Smirnov. Remote Sens. Environ., 66 (1998) 1—16

10. M. J. Granados-Munoz, F. Navas-Guzman, J. L. Guerrero-Rascado, J. A. Bravo-Aranda, I. Binietoglou, S. N. Pereira, S. Basart, J. M. Baldasano, L. Belegante, A. Chaikovsky, A. Comeron, G. D’Amico, O. Dubovik, L. Ilic, P. Kokkalis, C. Munoz-Porcar, S. Nickovic, D. Nicolae, F. J. Olmo, A. Papayannis, G. Pappalardo, A. Rodríguez, K. Schepanski, M. Sicard, A. Vukovic, U. Wandinger, F. Dulac, L. Alados-Arboledas. Atm. Chem. Phys., 16 (2016) 7043—7066

11. M. Filonchyk, M. Peterson, H. Yan, S. Yang, A. Chaikovsky. Atm. Environ., 249 (2021) 118237

12. A. Chauvigne, K. Sellegri, M. Hervo, N. Montoux, P. Freville, P. Goloub. Atm. Meas. Tech., 9 (2016) 4569—4585

13. J. Meier, I. Tegen, I. Mattis, R. Wolke, L. Alados Arboledas, A. Apituley, D. Balis, F. Barnaba, A. Chaikovsky, M. Sicard, G. Pappalardo, A. Pietruczuk, D. Stoyanov, F. Ravetta, V. Rizi. Atm. Environ., 47 (2012) 519–532

14. S. Li, C. Yu, L. Chen, J. Tao, H. Letu, W. Ge, Y. Si, Y. Liu. Atm. Environ., 141 (2016) 320–332

15. M. Chin, P. Ginoux, S. Kinne, O. Torres, B. N. Holben, B. N. Duncan, R. V. Martin, J. A. Logan, A. Higurashi, T. Nakajima. J. Atm. Sci., 59 (2002) 461—483

16. S. Kinne, U. Lohmann, J. Feichter, M. Schulz, C. Timmreck, S. Ghan, R. Easter, M. Chin, P. Ginoux, T. Takemura, I. Tegen, D. Koch, M. Herzog, J. Penner, G. Pitari, B. Holben, T. Eck, A. Smirnov, O. Dubovik, I. Slutsker, D. Tanre, O. Torres, M. Mishchenko, I. Geogdzhayev, D. A. Chu, Y. Kaufman. J. Geophys. Res., 108, N D20 (2003) 4634

17. V. Cesnulyte, A. V. Lindfors, M. R. A. Pitkänen, K. E. J. Lehtinen, J.-J. Morcrette, A. Arola. Atm. Chem. Phys., 14 (2014) 593—608

18. O. Zawadzka, K. Markowicz. Remote Sens., 6 (2014) 7182—7211

19. J. I. Rubin, J. S. Reid, J. A. Hansen, J. L. Anderson, B. N. Holben, P. Xian, D. L. Westphal, J. Zhang. J. Geophys. Res. Atm., 122 (2017) 4967—4992

20. W. D. Collins, P. J. Rasch, B. E. Eaton, B. V. Khattatov, J.-F. Lamarque. J. Geophys. Res., 106, N D7 (2001) 7313—7336

21. A. Benedetti, J.-J. Morcrette, O. Boucher, A. Dethof, R. J. Engelen, M. Fisher, H. Flentje, N. Huneeus, L. Jones, J. W. Kaiser, S. Kinne, A. Mangold, M. Razinger, A. J. Simmons, M. Suttie. J. Geophys. Res., 114 (2009) 736—749

22. N. A. J. Schutgens, T. Miyoshi, T. Takemura, T. Nakajima. Atm. Chem. Phys., 10 (2010) 2561—2576

23. M. Schroedter-Homscheidt, H. Elbern, T. Holzer-Popp. Atm. Chem. Phys., 10 (2010) 10435—10452

24. I. Bey, D. J. Jacob, R. M. Yantosca, J. A. Logan, B. D. Field, A. M. Fiore, Q. Li, H. Y. Liu, L. J. Mickley, M. G. Schultz. J. Geophys. Res., 106, N D19 (2001) 23073—23096

25. M. Ghil, P. Malanotte-Rizzoli. Adv. Geophys., 33 (1991) 141—266

26. M. Asch, M. Bocquet, M. Nodet. Data Assimilation: Methods, Algorithms, and Applications, SIAM (2016)

27. Л. С. Гандин. Объективный анализ метеорологических полей, Ленинград, Гидрометеорологическое изд-во (1963)

28. R. E. Kalman. Trans. ASME, 82D (1960) 35—45

29. Y. Sasaki. J. Meteor. Soc. Jpn., 36 (1958) 77—88

30. M. Tombette, V. Mallet, B. Sportisse. Atm. Chem. Phys., 9 (2009) 57—70

31. I. Feis, G. Masiello, C. Serio. Proc. SPIE, 11152 (2019) 111520C

32. C. E. Chung, V. Ramanathan, G. Carmichael, S. Kulkarni, Y. Tang, B. Adhikary, L. R. Leung, Y. Qian. Atm. Chem. Phys., 10 (2010) 6007—6024

33. N. S. Miatselskaya, V. P. Kabashnikov, H. V. Norka, A. P. Chaikovsky, A. I. Bril, G. P. Milinevsky, V. O. Danylevsky. Space Sci. Technol., 23 (2017) 3—11

34. N. S. Miatselskaya. Proc. SPIE, 11152 (2019) 1115213

35. Н. С. Метельская, А. И. Бриль, А. П. Чайковский, А. С. Федоренко, Г. П. Милиневский. Косм. наука технол., 26 (2020) 59—71

36. S.-J. Lin, R. B. Rood. Mon. Weather Rev., 124 (1996) 2046—2070

37. L. M. Zhang, S. L. Gong, J. Padro, L. Barrie. Atm. Environ., 35 (2001) 549—560

38. C. A. Keller, M. S. Long, R. M. Yantosca, A. M. Da Silva, S. Pawson, D. I. Jacob. Geosci. Model Devel., 7 (2014) 1409—1417

39. D. S. Jo, R. J. Park, M. J. Kim, D. V. Spracklen. Atm. Environ., 81 (2013) 230—244

40. O. Dubovik, M. D. King. J. Geophys. Res. Atm., 105 (2000) 20673—20696

41. O. Dubovik, A. Sinyuk, T. Lapyonok, B. N. Holben, M. Mishchenko, P. Yang, T. F. Eck, H. Volten, O. Minoz, B. Veihelmann, W. J. Zande, J.-F. Leon, M. Sorokin, I. Slutsker. J. Geophys. Res. Atm., 111 (2006) D11208

42. T. Eck, B. Holben, J. Reid, O. Dubovik, A. Smirnov, N. O’Neill, I. Slutsker, S. Kinne. J. Geophys. Res., 104 (1999) 31333—31349

43. B. N. Holben, D. Tanre, A. Smirnov, T. F. Eck, I. Slutsker, N. Abuhassan, W. W. Newcomb, J. S. Schafer, B. Chatenet, F. Lavenu, Y. J. Kaufman, J. Vande Castle, A. Setzer, B. Markham, D. Clark, R. Frouin, R. Halthore, A. Karneli, N. T. O’Neill, C. Pietras, R. T. Pinker, K. Voss, G. Zibordi. J. Geophys. Res., 106, N D11 (2001) 12067—12097

44. L. M. David, A. R. Ravishankara, J. K. Kodros, C. Venkataraman, P. Sadavarte, J. R. Pierce, S. Chaliyakunnel, D. B. Millet. J. Geophys. Res. Atm., 123 (2018) 3688–3703

45. V. Bovchaliuk, A. Bovchaliuk, G. Milinevsky, V. Danylevsky, M. Sosonkin, Ph. Goloub. Adv. Astron. Space Phys., 3 (2013) 46—52

46. K. D. Knobelspiesse, C. Pietras, G.S. Fargion, M. H. Wang, R. Frouin, M. A. Miller, S. Subramaniam, W. M. Balch. Remote Sens. Environ., 93 (2004) 87—106

47. A. Smirnov, B. N. Holben, D. M. Giles, I. Slutsker, N. T. O’Neill, T. F. Eck, A. Macke, P. Croot, Y. Courcoux, S. M. Sakerin, T. J. Smyth, T. Zielinski, G. Zibordi, J. I. Goes, M. J. Harvey, P. K. Quinn, N. B. Nelson, V. F. Radionov, C. M. Duarte, R. Losno, J. Sciare, K. J. Voss, S. Kinne, N. R. Nalli, E. Joseph, K. Krishna Moorthy, D. S. Covert, S. K. Gulev, G. Milinevsky, P. Larouche, S. Belanger, E. Horne, M. Chin, L. A. Remer, R. A. Kahn, J. S. Reid, M. Schulz, C. L. Heald, J. Zhang, K. Lapina, R. G. Kleidman, J. Griesfeller, B. J. Gaitley, Q. Tan, T. L. Diehl. Atm. Meas. Tech., 4 (2011) 583—597