Использование метода дифференциальной оптической спектроскопии для спутниковой диагностики содержания метана в рассеивающей атмосфере

Обсуждается применение метода дифференциальной оптической абсорбционной спектроскопии (ДОАС) в задачах диагностики локализованных выбросов метана по данным спутниковых спектральных измерений. Показано, что в рассеивающей атмосфере применение метода ДОАС может приводить к заметным погрешностям оценок концентраций метана. Предложено дополнять его процедурой фильтрации сигналов, искаженных эффектами атмосферного рассеяния, которая учитывает корреляцию погрешностей восстановления концентраций метана и водяного пара, обусловленных неопределенностью траектории фотонов, распространяющихся в рассеивающей атмосфере. Данная корреляция оценивалась путем численных расчетов указанных погрешностей для модельной атмосферы, включающей в себя перистые облака и два типа приземных аэрозолей.

1. H. Bovensmann, J. P. Burrows, M. Buchwitz, J. Frerick, S. Noel, V. V. Rozanov, K. V. Chance, A. P. H. Goede. J. Atm. Sci., 56, N 2 (1999) 126—150, doi: 10.1175/1520-0469(1999)056<0127:SMOAMM>2.0.CO;2

2. A. Kuze, N. Kikuchi, F. Kataoka, H. Suto, K. Shiomi, Y. Kondo. Remote Sens., 12, N 2 (2020) 267, doi: 10.3390/rs12020267

3. A. Lorente, T. Borsdorff, A. Butz, O. Hasekamp, J. de Brugh, A. Schneider, L. Wu, F. Hase, R. Kivi, D. Wunch, D. F. Pollard, K. Shiomi, N. M. Deutscher, V. A. Velazco, C. M. Roehl, P. O. Wennberg, T. Warneke, J. Landgraf. Atm. Meas. Tech., 14, N 1 (2021) 665—684, doi: 10.5194/amt-14-665-2021

4. D. Jervis, J. McKeever, B. O. A. Durak, J. J. Sloan, D. Gains, D. J. Varon, A. Ramier, M. Strupler, E. Tarrant. Atm. Meas. Tech., 14, N 3 (2021) 2127—2140, doi: 10.5194/amt-14-2127-2021

5. D. J. Varon, D. J. Jacob, J. McKeever, D. Jervis, B. O. A Durak, Y. Xia, Y. Huang. Atm. Meas. Tech., 11, N 10 (2018) 5673—5686, doi: 10.5194/amt-11-5673-2018

6. I. Aben, O. Hasekamp, W. Hartmann. JQSRT, 104, N 10 (2007) 450—459, doi: 10.1016/j.jqsrt.2006.09.013

7. C. Frankenberg, U. Platt, T. Wagner. Atm. Chem. Phys., 5, N 1 (2005) 9—22, doi: 10.5194/acp-5-9-2005

8. A. Butz, S. Guerlet, O. Hasekamp, D. Schepers, A. Galli, I. Aben, C. Frankenberg, J.-M. Hartmann, H. Tran, A. Kuze, G. Keppel-Aleks, G. Toon, D. Wunch, P. Wennberg, N. Deutscher, D. Griffith, R. Macatangay, J. Messerschmidt, J. Notholt, T. Warneke. Geophys. Res. Lett., 38, N 14 (2011) 1—6, doi: 10.1029/2011GL047888

9. Y. Yoshida, N. Kikuchi, I. Morino, O. Uchino, S. Oshchepkov, A. Bril, T. Saeki, N. Schutgens, G. C. Toon, D. Wunch, C. M. Roehl, P. O. Wennberg, D. W. T. Griffith, N. M. Deutscher, T. Warneke, J. Notholt, J. Robinson, V. Sherlock, B. Connor, M. Rettinger, R. Sussmann, P. Ahonen, P. Heikkinen, E. Kyrö, J. Mendonca, K. Strong, F. Hase, S. Dohe, T. Yokota. Atm. Meas. Tech., 6, N 14 (2013) 1533—1547, doi: 10.5194/amt-6-1533-2013

10. A. Bril, S. Oshchepkov, T. Yokota. Remote Sens. Environ., 117, N 1 (2012) 301—306, doi: 10.1016/j.rse.2011.10.005

11. S. Oshchepkov, A. Bril, T. Yokota, Y. Yoshida, T. Blumenstock, N. M. Deutscher, S. Dohe, R. MacAtangay, I. Morino, J. Notholt, M. Rettinger, C. Petri, M. Schneider, R. Sussman, O. Uchino, V. Velazco, D. Wunch, D. Belikov. Appl. Opt., 52, N 6 (2013) 1339—1350, doi: 10.1364/AO.52.001339

12. D. Schepers, S. Guerlet, A. Butz, J. Landgraf, C. Frankenberg, O. Hasekamp, J.‐F. Blavier, N. M. Deutscher, D. W. T. Griffith, F. Hase, E. Kyro, I. Morino, V. Sherlock, R. Sussmann, I. Aben. J. Geophys. Res.: Atmospheres, 117, N D10 (2012) 1—14, doi: 10.1029/2012JD017549

13. E. Dupuy, I. Morino, N. M. Deutscher, Y. Yoshida, O. Uchino, B. J. Connor, M. De Mazière, D.W.T. Griffith, F. Hase, P. Heikkinen, P. W. Hillyard, L. T. Iraci, S. Kawakami, R. Kivi, T. Matsunaga, J. Notholt, C. Petri, J. R. Podolske, D. F. Pollard, M. Rettinger, C. M. Roehl, V. Sherlock, R. Sussmann, G. C. Toon, V. A. Velazco, T. Warneke, P. O. Wennberg, D. Wunch, T. Yokota. Remote Sens., 8, N 5 (2016) 414, doi: 10.3390/rs8050414

14. T. Nakajima, M. Tanaka. JQSRT, 40, N 1 (1988) 51—69, doi: 10.1016/0022-4073(88)90031-3

15. A. Berk, G. P. Anderson, P. K. Acharya, L. S. Bernstein, J. H. Chetwynd, M. W. Matthew, E. P. Shettle, S. M. Adler-Golden. MODTRAN4 User's Manual, Air Force Research Laboratory Report, June 1999 (1999)

16. C. D. Rodgers. Inverse Methods for Atmospheric Sounding: Theory and Practice, World Sci., Singapore (2000)