Введение 4
Глава I. Микроволновый радиометр ATMS/SNPP 6
1.1 Спутниковые системы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) 6
1.2 Микроволновый радиометр ATMS/SNPP 8
1.3 Физическая основа метода восстановления состояния атмосферы и основные стандартные
продукты ATMS 11
1.4 Формат хранения спутниковых данных NetCDF 14
1.5 Инструменты для работы с NetCDF 16
Глава II. Приземная температура воздуха по данным микроволнового радиометра ATMS спутника SuomiNPP 20
2.1 Библиотека NetCDF-4 для работы с данными формата NetCDF для языка Python 20
2.2 Вычислительный комплекс для расчета температуры приземного слоя воздуха 21
2.3 Температура воздуха в приземном слое атмосферы 25
Глава III. Верификация температуры приземного слоя воздуха, полученной по данным микроволнового радиометра ATMS/SNPP 27
3.1 Архив климатических данных GDAS 27
3.2 Сопоставление температуры приземного слоя воздуха, полученной по данным
ATMS/SNPP с данными климатического архива GDAS 28
Заключение 32
Приложение 1. Листинг Программы «Расчет температуры приземного слоя воздуха» 33
Литература 34
Совершенствование методов космического мониторинга Земли является важной научной
задачей. Целью космического мониторинга является своевременное получение информации о текущем состоянии атмосферы и подстилающей поверхности. Следовательно, главным требованием
является обеспечение максимальной скорости передачи и обработки информации со спутников на
Землю.
На сегодняшний день существует множество спутниковых приборов, использующихся для
наблюдений за состоянием атмосферы. Например, для мониторинга ТПО (температура поверхности океана) используются радиометры: VIIRS, AMSR2, SSMIS, ATMS, MTB3A и т.д. Данные, полученные с помощью таких приборов, содержит в себе большое набор параметров описывающих
состояние атмосферы и подстилающей поверхности. Эти данные находятся в открытом доступе,
что дает пользователю возможность использовать их для решения собственных задач.
Однако спутниковые данные хранятся с использованием специализированных форматов,
таких как HDF4, HDF5, NetCDF 3, NetCDF 4. Это требует от пользователя определенных навыков
для работы с ними.
Стандартные продукты спутниковых приборов, таких как IASI, ATMS, CrIS и пр., принадлежащих Национальному Управлению Океанических и Атмосферных исследований (National
Oceaic and Atmospheric Administration) [1], представлены на 100 уровнях атмосферы от уровня моря до приблизительно 0.016 гПа. Однако, к сожалению в них не содержится информация о температуре воздуха в приземном слое атмосферы. Данная величина используется для оперативного
мониторинга состояния атмосферы и оценки точности краткосрочного прогнозирования. Поэтому
актуальной является задача разработки программного вычислительного комплекса для восстановления температуры приземного слоя воздуха.
Целью работы является разработка подхода для восстановления температуры приземного
слоя воздуха с использованием стандартных продуктов ATMS спутника Suomi NPP.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
1. Исследование возможности использования стандартных продуктов микроволнового
радиометра ATMS для оценки температуры приземного слоя воздуха.5
2. Разработка программного вычислительного комплекса для восстановления температуры приземного слоя воздуха по данным микроволнового радиометра ATMS/SNPP.
3. Верификация полученного результата с использованием данных климатического архива GDAS.
В первой главе представлена информация о микроволновом радиометре ATMS/SNPP и его
стандартных продуктах, хранящихся в формате NetCDF. Во второй главе содержатся описание используемого подхода и основных блоков программного комплекса для восстановления температуры приземного слоя воздуха по данным стандартных продуктов микроволнового радиометра
ATMS/SNPP. В третьей главе приведены результаты сопоставления восстановленной температуры
приземного слоя воздуха с данными климатического архива GDAS.
Работа посвящена исследованию возможности использования стандартных продуктов по
данным микроволнового радиометра ATMS cпутника SuomiNPP для восстановления температуры
приземного слоя воздуха.
В ходе выполнения работы были получены следующие результаты:
1. Было установлено, что стандартные продукты радиометра ATMA/SNPP являются
подходящим источником для восстановления температуры приземного слоя воздуха.
2. Разработан программный комплекс для расчета температуры приземного слоя воздуха по данным спутникового прибора ATMS/SNPP, пригодного для пакетной обработки.
3. Выполнена верификация температуры приземного слоя воздуха, восстановленной по
данным стандартных продуктов ATMS/SNPP, с использованием данных климатического архива
GDAS. Найдены среднеквадратичное отклонение и коэффициент корреляции R2, которые равны ~ 4 K и 0.94, соответственно.
