Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Микроволновое зондирование системы океан-атмосфера в тропиках

ВАК РФ 25.00.28, Океанология

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Митник, Майя Львовна

Список принятых сокращений Введение

1. Моделирование переноса СВЧ-излучения в системе тропический океан-атмосфера

1.1. Цели и задачи моделирования наземных и спутниковых экспериментов

1.2. Геофизические характеристики тропической зоны и тропических циклонов

1.3. Описание программного комплекса для расчета радиофизических и геофизических параметров

1.4 Спектры поглощения атмосферных газов и облаков

1.5.Спектры коэффициента излучения морской поверхности

1.6. Спектры яркостной температуры атмосферы и системы океан-атмосфера

1.7. Микроволновые характеристики тропических циклонов

2. Разработка алгоритмов оценки параметров океана и атмосферы по данным судового и спутникового микроволнового зондирования

2.1. Методика проведения судовых микроволновых измерений и алгоритмы оценки параметров атмосферы

2.2. База аэрологических и океанографических данных

2.3. Алгоритмы оценки содержания парообразной и капельной влаги в атмосфере над океаном по данным зондирования со спутников БМ8Р, ТЫММ и АБЕОБ-П

2.3.1. Введение

2.3.2. Разработка алгоритма

2.3.3. Оценка погрешности алгоритма

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Микроволновое зондирование системы океан-атмосфера в тропиках"

4.2. Тайфун Анжела .106

4.3. Тропический шторм Агнес .111

4.4. Эволюция полей геофизических параметров в тайфуне Херб .118

4.4.1. Краткий синоптический обзор .118

4.4.2. Радиофизические измерения и алгоритмы оценки параметров .120

4.4.3. SSM/I и радиолокационные наблюдения .121

4.4.4. Бюджет воды .133

4.4.5. Выводы .139

Заключение . 142

Приложение 1

Расчётные соотношения для моделирования переноса

СВЧ-излучения в системе океан-атмосфера .145

Приложение 2

Программы восстановления параметров океана и атмосферы для спутников DMSP, TRMM и ADEOS-II .149

Список литературы .155

Список принятых сокращений

Гр. - время по Гринвичу

ИК - инфракрасный

ИСЗ - искусственный спутник Земли

НИС - научно-исследовательское судно р/з - радиозонд

PJI - радиолокация, радиолокационный

PJIC БО - радиолокационная станция бокового обзора

РМ - радиометр микроволновый

СВЧ - сверхвысокие частоты

СОА - система океан - атмосфера

ТПО - температура поверхности океана

ТЦ - тропический циклон

УЭПР - удельная эффективная площадь рассеяния

CWB - Central Weather Bureau

JMA - Japan Meteorological Agency

NASA - National Aeronautics and Space Agency

NASDA - National Space Development Agency of Japan

NOAA - National Oceanic and Atmospheric Administration

Спутники

ADEOS - Advanced Earth Observing Satellite

DMSP - Defense Meteorological Space Program

TRMM - Tropical Rain Measuring Mission

Радиометры

AMSR - Advanced Microwave Scanning Radiometer

SSM/I - Special Sensor Microwave/Imager

TMI - Tropical Microwave Imager

Введение

Исследование процессов в системе тропический океан-атмосфера является одним из важнейших направлений современной океанологии и физики атмосферы. Результаты этих исследований имеют непосредственное отношение к совершенствованию прогноза погоды, позволяют лучше понять механизмы короткопериодных изменений климата. Изменчивость характеристик океана и атмосферы в тропиках оказывает многоплановое воздействие на глобальные процессы, что особенно ярко проявляется в периоды интенсивных явлений Эль-Ниньо. Над тропическими районами океана происходит зарождение и развитие мощных атмосферных вихрей - тропических циклонов (ТЦ). В зоне действия ТЦ взаимодействие океана и атмосферы резко интенсифицируется. Выход тропических циклонов на побережье приводит к огромным разрушениям, человеческим жертвам, убытки исчисляются миллиардами долларов. Отсюда следует необходимость постоянного мониторинга тропической зоны, совершенствования анализа геофизических полей, используемых в задачах прогноза погоды различной заблаговременности, в прогнозе траекторий и интенсивности ТЦ. Поскольку плотность сети метеорологических и океанологических измерений в тропических районах океана крайне незначительна, очевидно, что решение этих задач может быть осуществлено только при широком использовании спутниковых измерений в различных диапазонах длин волн: видимом, инфракрасном и сверхвысокочастотном (СВЧ).

Сверхвысокочастотному (микроволнового) диапазону, который охватывает диапазон частот от 1 до 300 ГГц (длины волн от 30 см до 1 мм), присущ целый ряд достоинств. Прежде всего - это существенно меньшее поглощение в атмосфере электромагнитных волн этого диапазона по сравнению с видимым и инфракрасным диапазонами, и зависимость этого поглощения от содержания в атмосфере парообразной и капельной влаги [1, 4, 25, 27, 55, 59, 109]. Наличие в спектре СВЧ-поглощения атмосферы линий поглощения водяного пара, кислорода и ряда малых газовых составляющих, таких как Оз, СО, N0, N02 и др.[179] служит основой решения разнообразных обратных задач по 5 оценке ряда важных интегральных характеристик (паросодержание атмосферы, водозапас облаков, интенсивность осадков), характеризующих влагообо-рот атмосферы, а также вертикальных профилей метеорологических элементов. Наконец следует упомянуть, что СВЧ-измерения можно проводить независимо от времени суток. Именно этими факторами объясняется все большее использование на спутниках аппаратуры, которая работает в микроволновом диапазоне (радиометров, скаттерометров, альтиметров, PJ1C с реальной и синтезированной апертурой) и предназначена для дистанционного зондирования океана, атмосферы и материковых покровов.

В уже осуществленных и продолжающихся СВЧ-радиометрических и радиолокационных спутниковых экспериментах ("Космос-243,-384", "Метеор", спутники серии "Океан", "Nimbus-5,-7", "Seasat", спутники Министерства обороны США DMSP, Bhaskara (Индия), MOS-1,2 (Японии), ERS-1,-2, Tropical Rain Measuring Mission - TRMM (США-Япония)) собран богатый материал о геофизических параметрах и их изменчивости. Особо следует выделить применение методов спутникового зондирования, в частности, радиофизических методов к изучению явления Эль-Ниньо, особенностей муссонной циркуляции, структуры и эволюции тропических и внетропических циклонов [8, 9, 14, 19, 21, 48, 63, 70, 75, 76, 80, 84, 85, 102, 107-110, 112, 113, 117, 118, 124, 125, 127, 130, 136, 148, 154-156, 165, 174-177, 182, 187]. Исследования по СВЧ-зондированию Земли и, в частности, по изучению из космоса системы океан-атмосфера проводились в ИРЭ РАН, ИКИ РАН, Главной геофизической обсерватории (ГГО) им. А.И. Воейкова, Научно-исследовательском радиофизическом институте (НИРФИ), ИФА РАН, Центральной аэрологической обсерватории, ИПФ РАН, ИОФ РАН, ИО РАН, ААНИИ, Гидрометцентре, Морском гидрофизическом институте (МГИ) и в других организациях и опубликованы в большом количестве работ. Поэтому сошлемся лишь на ряд монографий, в которых обобщены результаты исследований [4, 24, 25, 27-29, 54, 55,58, 59, 65, 107, 109, 170].

В настоящее время характеристики СВЧ-радиометрических комплексов спутников DMSP (чувствительность, стабильность, ширина полосы обзора и 6 др.) таковы, что позволяют использовать данные измерений в оперативном режиме для анализа и прогноза погоды, включая оценку полей приводного ветра, паросодержания атмосферы, водозапаса облаков и интенсивности осадков [66, 68, 69, 79, 90, 91, 95, 107, 130, 146, 147, 183, 184]. Для проведения исследовательских работ и климатических обобщений данные спутниковых измерений в виде полей яркостных температур или полей параметров при различном уровне пространственного и временного усреднения могут быть заказаны в ряде центров.

В конце 2000 г. США планирует вывести на орбиту спутник Aqua, в состав аппаратурного комплекса которого входит усовершенствованный микроволновый сканирующий радиометр AMSR-E (Advanced Microwave Scanning Radiometer). Такой же радиометр будет установлен и на спутнике Японии ADEOS II, запуск которого намечен на 2001 г [173]. На планируемом к запуску спутнике "Метеор -ЗМ" № 1 также должны быть установлены сканирующие микроволновые радиометры, работающие на нескольких длинах волн. В табл. 1-4 приведены параметры упомянутых спутниковых радиометров.

Из анализа уже выполненных работ следует, что проблемы моделирования переноса излучения и разработки алгоритмов восстановления параметров изучены далеко не полностью. Недостаточно внимания было также уделено разработке региональных алгоритмов, а также использованию уже выполненных микроволновых измерений для оценки характеристик тропической зоны и, в частности, тропических циклонов. Перечисленные выше проблемы характеризуют актуальность данной диссертационной работы.

Целью работы является развитие методов дистанционного зондирования и использование особенностей микроволнового диапазона для исследования характеристик атмосферы и океана в тропической зоне. Для достижения этой цели потребовалось решение следующих задач:

- Выбор расчетных соотношений и параметров, необходимых для моделирования переноса сверхвысокочастотного излучения в системе океан-атмосфера и разработка программного обеспечения для проведения численных экспериментов.

- Разработка рекомендаций для оптимизации перспективных СВЧ-радио-метрических комплексов.

- Подготовка базы аэрологических и метеорологических данных по тропической зоне для проведения модельных расчетов.

- Создание массивов яркостных температур для решения обратных задач по данным спутниковых СВЧ-измерений.

- Разработка усовершенствованных алгоритмов и программного обеспечения и их применение для обработки измерений, полученных со спутников БМ8Р над тропической зоной северо-западной части Тихого океана.

Таблица 1. Параметры радиометра SSM/I (Special Sensor Microwave/Imager) спутника DMSP (Defense Meteorological Space Program)

Центральная частота, ГГц 19,35 22,23 37,0 85,5

Ширина полосы частот приемника, МГц 240 240 900 1400

Поляризация В/Г В В/Г В/Г

Чувствительность, К 0,3 0,6 0,6 0,6

Размер поля зрения антенны, км х км 69x43 60x40 37x28 15 х 13

Размер элемента разрешения, км х км 25x25 25x25 25x25 12,5x12,5

Постоянная времени, мсек 2,6 2,6 2,6 1,3

Точность, К < 1

Динамический диапазон, К 3-340

Угол падения 53*4

Ширина полосы обзора, км 1400

Таблица 2. Параметры радиометра AMSR (Advanced Microwave Scanning Radiometer) спутника ADEOS-II (Advanced Earth Observing Satellite)

Центральная частота, ГГц 6,925 10,65 18,7 23,8 36,5 89,0 50,3/ 52,8

Ширина полосы частот, МГц 350 100 200 400 1000 3000 200/400

Поляризация В/Г в/г В/Г В в/г в/г В

Чувствительность, К 0,3 0,6 0,6 0,6 0,6 1,1 1,8/1,3

Размер поля зрения, км х км 71 х41 46x26 25 х 15 23 х 14 14x8 6x4 12x6

Элемент разрешения, км х км 10x10 10x10 10x10 10x10 10х 10 5x5 10x10

Постоянная времени, мсек 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 1,3 2,6

Точность, К < 1

Динамический диапазон, К 3-340

Угол падения, градус 55

Ширина полосы обзора, км 1600

Таблица 3. Параметры радиометра TMI (Tropical Microwave Imager) спутника TRMM (Tropical Rain Measuring Mission)

Центральная частота, ГГц 10,65 19,4 21,3 37,0 85,5

Ширина полосы частот, МГц 100 200 400 1000 3000

Поляризация В/Г В/Г В В/Г в/г

Чувствительность, К 0,6 0,6 0,6 0,6 U

Размер поля зрения, км х км 46x26 25 х 15 23x14 14x8 6x4

Элемент разрешения, км х км 10х 10 10х 10 10 х 10 10х 10 5x5

Постоянная времени, мсек 2,6 2,6 2,6 2,6 1,3

Точность, К <1

Динамический диапазон, К 3-340

Угол падения, градус 55

Ширина полосы обзора, км 1600

До получения экспериментальных данных со спутников Aqua, ADEOS II и "Метеор-ЗМ" №1 предложенные алгоритмы оценки геофизических параметров могут быть оттестированы по измерениям, выполненным радиометром SSM/I или радиометром TMI, поскольку частоты ряда каналов и другие характеристики радиометров близки (табл. 1 - 4).

В свою очередь, поля геофизических параметров, построенные путем применения разработанных алгоритмов к измерениям, которые осуществляются со спутников серии «Океан» с 1983 г, со спутников Министерства обороны США DMSP с 1987 г, со спутника по изучению осадков в тропической зоне TRMM с 1997 г., позволяют исследовать эволюцию различных погодных систем над открытыми районами океана, особенно в сочетании с другими видами дистанционных и контактных наблюдений.

Особое внимание в связи с этим было уделено сопоставлению SSM/I наблюдений с микроволновыми и радиолокационными (PJI) измерениям со спутников серии "Океан" [21, 54]. Прежде всего, это обусловлено высокой чувствительностью спутниковой радиолокационной станции бокового обзора (PJIC БО), работающей в 3-х сантиметровом диапазоне длин волн, к изменениям характеристик приводного ветра, возможностью регистрировать сильные осадки и высокой - по сравнению с SSM/I данными - пространственной разрешающей способностью. Характеристики радиофизической аппаратуры на спутниках "Океан" приведены в табл. 5.

Таблица 4. СВЧ-радиометрическая аппаратура спутника «Метеор-ЗМ» № 1

Полоса Простран- Чувстви-

Прибор Частота, ГГц обзора, ственное тельн., Примечания поляризация) км разреше- К ние, км

Микровол- 94 (Г) 25 0,15 Коническое сканирование новый ска- 35 (Г/В) 1500 65 0,15 угол визирования 42°

1ер(МИВЗА; 20 (Г/В) 110 0,08

Микровол- 183,31 12 3 канала (183,31 ±7.0, новый (В) 2 полосы: 175,56-177,06 радиометр 189,56-191,06; ширина

МТВЗА) полосы 1500 МГц;

183,31 ± 3,0, 2 полосы:

179,81-180,81, 185,81

186,81, ширина полосы

1000 МГц;

183.31±1.0, 2 полосы:

182,06-182,56, 184,06

184,56), ширина полосы

500 МГц;

91,65 (Г/В) 2600 18 0,5 2 канала (2 полосы:

88,15-91,15, 92,15-95,15;

52-57 (В) 30 5 каналов (52,80, 53,30,

53,80, 54,64 и 55,63)

48 (Г/В) 32 0,5 2 канала

42 (Г/В) 36 0,5 2 канала

36,5 (Г/В) 41 0,35 2 канала

33 (Г/В) 45 0,35 2 канала

22,2 (В) 68 0,25 1 канал

18,7 (Г/В) 75 0,25 2 канала

Коническое сканирование угол наблюдения 51.3°

Таблица 5. Основные параметры РЛС БО и радиометра РМ-0,8

Технические характеристики РЛС БО РМ-0,8

Частота, ГГц 9,52 36,62

Длина волны, см 3,15 0,8

Поляризация ВВ Г

Ширина полосы обзора, км 450 550

Пространственное разрешение, км 0,8 х 2,2 15x20

Угол падения, градус 20-45 19-49

В работе получены следующие новые результаты: а) Исследована изменчивость спектров яркостной температуры Тя(v) уходящего излучения в тропиках, атмосферной и океанической составляющих этого излучения, спектров коэффициентов излучения поверхности океана, интегральных поглощений в атмосферных газах и облаках и ряда вспомогательных параметров не для отдельных частот или участков диапазона, а в непрерывном спектре частот v = 5-200 ГГц. б) Выработаны рекомендации по выбору характеристик спутниковых СВЧ-радиометрических каналов (частоты, поляризации) и геометрии зондирования для изучения тропической зоны и, в частности, тропических циклонов. Впервые исследованы спектры Тя(у) в области резонансного поглощения кислорода над ядром ТЦ, и получены регрессионные соотношения между приращением яркостной температуры над ядром ТЦ относительно невозмущенной тропической атмосферы и падением давления в центре. Впервые промоделированы СВЧ-радиометрические измерения тепловой аномалии в ядре ТЦ при зондировании с самолета. в) Развиты физически обоснованные алгоритмы оценки паросодержания атмосферы и водозапаса облаков в системе океан-тропическая атмосфера без осадков по измерениям яркостных температур на вертикальной поляризации на двух частотах: в области резонанса водяного пара 22,23 ГГц и в окне прозрачности атмосферы 36-37 ГГц применительно к характеристикам радиометров SSM/I (спутники DMSP), TMI (спутник TRMM) и AMSR (спутники Aqua и ADEOS-II). Показано, что измерения на частотах 21,3 и 37 ГГц (радиометр TMI) обеспечивает восстановление паросодержания атмосферы с наименьшей погрешностью (1,5 кг/м ). г) Разработаны регрессионные алгоритмы восстановления температуры поверхности океана (ТПО) и скорости приводного ветра по данным измерений низкочастотных каналов (6,9 и 10,7 ГГц) радиометра AMSR спутника ADEOS-II. Показано, что для уменьшения погрешности восстановления ТПО с 1,0 до 0,5°С шумы радиометров должны быть снижены с 0,3 до 0,1 К. д) По данным пассивного (со спутников БМ8Р) и активного (со спутников "Океан") микроволнового зондирования восстановлены поля скорости приводного ветра, паросодержания атмосферы, водозапаса облаков и интенсивности осадков для ТЦ, находящихся на различных стадиях развития. Определены координаты центра ТЦ, структура зон мощных осадков и облачности с различным водозапасом, скорости перемещения воздушных масс с разным паросодержанием, согласующиеся с аэрологическими данными. е) Оценены изменения потоков латентного тепла и влаги для круговых областей с радиусом 1; 2,5 и 4° относительно центра тайфуна Херб по данным зондирования 88МЯ с двух спутников БМ8Р.

Положения, выносимые на защиту

На защиту выносятся следующие положения:

1. Разработанные многофакторная модель переноса микроволнового излучения в системе океан-атмосфера без осадков и соответствующий программный комплекс обеспечивают проведение расчетов спектров яркостной температуры уходящего излучения, отдельных его компонентов и ряда вспомогательных параметров, необходимых для моделирования спутниковых, самолетных и наземных измерений в диапазоне частот 5 - 200 ГГц.

2. В областях поглощения молекулярного кислорода существуют зависимости между вариациями спектра яркостных температур уходящего излучения и стадиями развития ТЦ (минимальным давлением в центре), обусловленные зависимостью амплитуды и высоты расположения аномалии в вертикальном распределении температуры атмосферы в ядре тропического циклона от стадии его развития.

3. Разработанные алгоритмы позволяют оценивать ТПО, скорость приводного ветра, паросодержание атмосферы и водозапас облаков в тропиках с точностью в пределах допустимой погрешности.

4. Сочетание пассивного и активного СВЧ-зондирования позволяет определять координаты центра ТЦ, дождевых полос и ячеек с сильными осадками. Предложенные методы позволяют разделять облачность на дождящую и недождящую, определять границы зон с различным паросодержанием атмосферы и скорость их перемещения 5. Последовательные многоканальные СВЧ-радиометрические измерения пригодны для оценки изменчивости бюджета воды и потоков тепла для центральной области тайфуна.

Научная и практическая ценность работы

Разработанное программное обеспечение используется для подготовки баз данных, необходимых для разработки и усовершенствования алгоритмов решения обратных задач, для интерпретации результатов СВЧ-зондирования со спутников, находящихся на орбите ("Космос", БМБР и ТШУГМ), и для моделирования измерений с планируемых к запуску спутников. Результаты расчетов спектров ГяСу) и разработанные алгоритмы восстановления ТПО, скорости приводного ветра, паросодержания атмосферы и водозапаса облаков по данным зондирования радиометром АМ8Я со спутника А0Е08-И (запуск намечен на 2001 г) выполнены в 1996-1999 гг. в рамках конкурсного проекта, отобранного Космическим агентством Японии ЫАЗБА, и переданы в МА8ЭА для испытаний. Развитые в работе алгоритмы восстановления параметров океана и атмосферы по данным 88М/1 применены для построения и анализа полей геофизических параметров в зоне действия тропических циклонов в северо-западной части Тихого океана и над Южно-Китайским морем во время международного эксперимента по изучению летнего муссона (8С8МЕХ).

Степень достоверности результатов проводимых исследований

Восстановленные по данным измерений 88М/1 значения паросодержания атмосферы согласуются с оценками, полученными по данным радиозондирования. Степень достоверности моделирования подтверждается близостью к результатам, приведенным в литературе и к экспериментальным данным.

Апробация работы

Основные результаты работы доложены и обсуждены на международных и всесоюзных конференциях, важнейшими из которых являются:

1-й (Нальчик, 1981) и 3-й (Ялта, 1985) международные симпозиумы по тропической метеорологии; II (Мельбурн, Австралия, 1994) и III (Виктория, Канада) международные конференции по дистанционному зондированию Тихого океана - PORSEC; Международные симпозиумы по геофизике и дистанционному зондированию IGARSS (Сингапур, 1997 и Сиэтл, 1998), 9-й международный научный интер-конгресс (Тайбей, 1998), 27-й международный симпозиум по дистанционному зондированию окружающей среды (Тромсе, 1998), 6-я международная конференция специалистов по микроволновой радиометрии и дистанционному зондированию окружающей среды (Флоренция, 1999);

2-й всесоюзный съезд советских океанологов (Ялта, 1982); 1-я всесоюзная конференция "Биосфера и климат по данным космических исследований" (Баку, 1982); XV всесоюзная конференция по распространению радиоволн (Алма-Ата, 1987); всесоюзные семинары-совещания по спутниковой океанологии (Севастополь, 1985, 1987, 1988, 1989, 1990); Всесоюзная научно-техническая конференция "Методы и средства дистанционного зондирования Земли" (Рязань, 1989); Всесоюзная конференция "Использование спутниковой информации в исследовании океана и атмосферы" (Звенигород, 1989). Материалы диссертации докладывались на семинарах в ТОЙ, ИРЭ РАН и Гидрометцентре СССР.

Публикации

Результаты исследований отражены в 27 печатных работах, которые приведены в списке литературы.

Личный вклад автора в совместных публикациях

Результаты, изложенные в диссертации, получены автором самостоятельно или на равных правах с соавторами в период с 1981 по 1999 г.г. Автор принимал непосредственное участие в разработке методик проведения численных экспериментов, получении и обработке экспериментальных данных в рейсах, обработке спутниковых СВЧ-измерений. Автором создано программное обеспечение для проведения численных экспериментов по переносу СВЧ-излуче-ния в системе океан-атмосфера и для обработки данных зондирования с ИСЗ. Автором разработаны алгоритмы и программное обеспечение для решения обратных задач по данным спутниковых измерений.

Фактический материал.

В работе использованы материалы аэрологического зондирования с НИС (1295 радиозондов), массивы данных аэрологического зондирования с островных станций (18034 радиозонда), сопряженные с данными SSM/I, предоставленные космическим агентством Японии NASDA, массивы данных SSM/I со спутников DMSP F8, FIO, FIIh F14 и радиолокационные изображения со спутников "Океан", полученные над северо-западной частью Тихого океана, результаты СВЧ-радиометрических наблюдений излучения атмосферы с борта НИС.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, двух приложений и списка литературы из 189 наименований. В ней содержится 166 стр., в том числе 48 рисунков и 27 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Океанология", Митник, Майя Львовна

4.4.5. Выводы

Цель данного раздела - представить результаты обработки БЗМЛ данных и рассмотреть вариации полей атмосферных (V, (2 и К) и океанических (¡V) параметров для области тайфуна Херб.

Сравнение полученных с помощью БЗМЛ полей осадков, водозапаса облаков, паросодержания атмосферы и скорости ветра у поверхности с РЛ-изображением со спутника "Океан" показало взаимно дополняющий характер пассивных микроволновых данных, имеющих низкую разрешающую способность в пределах 1400-километровой полосы обзора и РЛ-данных со средней разрешающей способностью [45, 47, 138,139,148,149].

РЛ- и пассивные микроволновые измерения со спутника ТКММ служат убедительным доказательством высокой эффективности подобного сочетания. Совместный анализ активных и пассивных микроволновых изображений выявил положение, форму и размер глаза бури и областей глубокой конвекции в стене глаза и спиральных дождевых полосах ТЦ. Положение глаза было определено с высокой точностью по наблюдениям ЗБМЛ на частоте 85 ГГц.

РЛ-сигнатуры сильных осадков зависели как от скорости ветра, так и от параметров дождя. Темные линии (точки) являлись индикаторами дождевых полос (ячеек) при сильных ветрах. Светлые пятна и полосы, обусловленные рассеянием РЛ-сигналов, наблюдались при более низких скоростях ветра. Они также сопровождаются появлением РЛ-теней. Интенсивность осадков оценивалась по измерениям на частоте 85 ГГц. Осадки, выпадающие из конвективных облаков, составляли 40 % и даже 60 % всех пикселей с дождем в области стены глаза и примерно 20-30 % в областях 0-2,5° и 0-4°, охватывающих облачность центральной зоны и спиральных полос.

Обнаружение осадков, выпадающих из конвективных облаков, и оценка их интенсивности имеет особое значение, так как они составляют большую часть осадков и ответственны за поддержание циркуляции ТЦ [71]. Недавние исследования показали улучшение прогноза интенсивности, положения и структуры поля осадков в ТЦ при ассимиляции в прогностических схемах восстановленных с помощью 88МУ1 значений интенсивности дождя [80,152].

Совместный анализ полей яркостных температур на отдельных частотах и полей Я и (3, восстановленных по 88М/1 данным, позволил выделить из общего поля облачности облачность, из которой выпадают осадки. Облака с осадками характеризовалась пониженными значениями 7я(85В) и обнаруживались на ^-изображениях. (В случае крупных ледяных частиц эти облака обнаруживались только на изображениях 7я(85В)). Облака без осадков, особенно расположенные в нижней тропосфере, обладали малым положительным контрастом 7я(85В) относительно безоблачного фона с высокими, как правило, значениями V. В то же время они, как и прежде, они отчетливо различались на <2-изображениях. Относительные вариации водозапаса облаков над центральной областью Херба были ниже по сравнению с подобными вариациями осадков.

Вариации V над круговыми областями с радиусом 1, 2,5 и 4° вокруг центра тайфуна были относительно малы. Однако на больших расстояниях от центра эти вариации были значительны. Они были связаны с циклоническим перемещением более сухой воздушной массы вокруг центра ТЦ со скоростью примерно 12-14 м/с. Поля ветра были получены только для областей вне центрального облачного массива и спиральных дождевых полос, так как ослабление осадками и мощными облаками существенно уменьшает изменения ярко-стных температур, вызванных действием ветра.

Результаты самолетных измерений и моделирования показали, что включение дополнительных микроволновых каналов зондирования как на более низких, так и на более высоких частотах по сравнению с частотами SSM/I, также способствует повышению точности оценок. Эти возможности будут реализованы на будущих спутниках, в частности, на Aqua и ADEOS-II.

Использование пассивных и активных микроволновых наблюдений, выполненных с трех спутников, позволило проследить трансформацию структуры тайфуна с высокой временной разрешающей способностью. Можно надеяться, что адаптация традиционных и новых данных дистанционного зондирования в прогностических моделях позволит улучшить результаты прогноза интенсивности тайфуна и скорости ветра. "Главная цель прогноза тайфуна состоит в том, чтобы уменьшить ущерб в области, подвергшейся воздействию тайфуна, вызванный ветром, дождем, штормовыми волнами, и скверной погодой в пределах 48 час до подхода ТЦ к берегу" [127].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана многофакторная модель переноса микроволнового излучения в системе океан-атмосфера и соответствующий программный комплекс, позволяющий имитировать наземные, самолетные и спутниковые радиометрические измерения в диапазоне частот от 5 до 200 ГГц. Программа позволяет рассчитывать спектры яркостной температуры системы океан-атмосфера, спектры коэффициентов поглощения в атмосферных газах и облаках, спектры коэффициента излучения морской поверхности и ряд вспомогательных параметров.

2. Исследованы количественные зависимости между спектрами яркостной температуры СОА в области молекулярного поглощения кислорода, характеристиками неразвивающихся и развивающихся в тайфуны облачных кластеров и метеорологическими параметрами центральной зоны тропического циклона. Определены частоты, измерения на которых обеспечивают наименьшую погрешность оценки давления в центре ТЦ по приращениям яркостных температур над ядром относительно фона. Даны рекомендации по выбору частот зондирования для оценки стадии развития ТЦ.

3. Создана база данных для характеристик каналов спутниковых микроволновых радиометров Б БЫЛ, ТМ1 и АМЖ. База включает в себя как яркостные температуры, так и параметры океана и атмосферы, которые должны быть сопоставлены с оценками этих параметров, восстанавливаемым по спутниковым измерениям.

4. Усовершенствованы алгоритмы оценки паросодержания атмосферы и водозапаса облаков над океаном, определены погрешности оценок при вариациях уровня шумов радиометров ЗБМЯ, ТМ1 и АМЖ и ошибок в значениях ТПО. Показано, что зондирование на частотах 21,3 и 37 ГГц (ТМЗ) л обеспечивает восстановление паросодержания с ошибкой 1,5 кг/м , что примерно на 25-30% меньше, чем для частот 22,2 и 37,0 ГГц (ББМЛ) и 23,8 и 36,5 ГГц (АМЖ). Минимальные погрешности для частот ТШ интерпретируются на основе анализа спектров поглощения в водяном паре и в облаках.

Погрешности разработанных алгоритмов изучены путем сопоставления более 18000 радиозондовых данных с квазисинхронными измерениями ЗБМЛ. Показана связь погрешностей с ошибками в радиозондовых данных и с разницей во времени между аэрологическими и спутниковыми измерениями.

5. Применение предложенных алгоритмов к данным 88М/1измерений с двух спутников БМЗР позволило обнаружить быстрое развитие областей глубокой конвекции в зонах с повышенным паросодержанием атмосферы и смещение этих областей над акваторией моря во время развития летнего муссона над Южно-Китайским морем (Международный эксперимент 8С8МЕХ).

6. Разработаны регрессионные алгоритмы оценки ТПО и скорости приводного ветра по измерениям яркостной температуры системы океан-атмосфера на частотах 6,9 и 10,7 ГГц (радиометр АМ8Я). Погрешность восстановления ТПО возрастает от 0,5 до 1,0°С при росте шумов радиометров от ОД до 0,3 К.

7. По данным судовых СВЧ-измерений излучения атмосферы в ЮжноКитайском море исследована пространственная изменчивость водозапаса облаков и получены оценки распределения облаков по градациям водозапаса.

8. СВЧ-радиометрическим и радиолокационным методами исследована пространственная структура полей паросодержания атмосферы, водозапаса облаков, интенсивности осадков и скорости приводного ветра для тропических циклонов северо-западной части Тихого океана, находящихся на различных стадиях развития. Показано, что координаты центра ТЦ и зон мощных осадков уверенно определяются на РЛ-изображениях, в полях яркостных температур и восстановленных атмосферных параметров. Количественные оценки, полученные на основе радиофизического зондирования, согласуются с данными аэрологического зондирования и с судовыми определениями скорости ветра. Структура полей восстановленных геофизических параметров соответствует спутниковым видимым и ИК-изображениям ТЦ и синоптическим картам.

9. Прослежены изменения потоков латентного тепла и влаги в тайфуне Херб для областей с радиусом г = 1, 2,5 и 4° относительно его центра. Потоки латентного тепла в 1° области составляли в среднем 1,5х10+14 Вт и возросли до 2,6x10+14 Вт при пересечении тайфуном горного массива на Тайване. По данным 88М/1 вокруг центра ТЦ была выявлена кольцевая область с осадками 15-20 мм/ч, что согласуется с показаниями метеорологической РЛС. Из сопоставления полей паросодержания атмосферы, водозапаса облаков и интенсивности осадков следует, что в области г = 4° водяной пар в атмосфере обновлялся за 35-65 ч, а капельная влага - за 33-50 мин. Соответствующие оценки в 1° центральной области составили 10,5-18 час и 12-21 мин.

Таким образом, результаты данного исследования убедительно демонстрируют перспективность изучения системы океан-атмосфера в тропиках методами дистанционного зондирования в микроволновом диапазоне.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Митник, Майя Львовна, Владивосток

1. Аквилонова А.Б., Б.Г. Кутуза. Микроволновое излучение облаков // Радиотехника и электроника. 1979. Т. 24. С. 12-24.

2. Башаринов А.Е., Гурвич A.C., Егоров С.Т. Определение геофизических параметров по измерениям теплового радиоизлучения на ИСЗ // Докл. АН СССР. 1969. Т. 188. С. 1273-1276.

3. Башаринов А.Е., Гурвич A.C., Егоров С.Т. Радиоизлучение Земли как планеты. М.: Наука, 1974. 188 с.

4. Башаринов А.Е., Митник JI.M. Особенности поля влажности над океанами по данным радиометрических сверхвысокочастотных измерений с ИСЗ "Космос-243"//Метеорология и гидрология. 1970. N 12. С. 13-18.

5. Богородский В.В., Козлов А.И., Тучков JI.T. Радиотепловое излучение земных покровов. Л. : Гидрометеоиздат, 1977. 224 с.

6. Борин В.П., Наумов А.П. О некоторых особенностях радиоизлучения атмосферы вблизи резонанса поглощения Н20 А,= 1,35 см // Радиотехника и электроника. 1979. Т. 24. №1. С. 44-52.

7. Бухаров М.В. Применение спутниковой радиолокационной съемки для определения усилений приводного ветра в районах конвективных осадков // Исслед. Земли из космоса. 1991. № 5. С. 61-70.

8. Бухаров М.В. Изучение условий распознавания градовых осадков на снимках спутниковых РЛС БО // Исслед. Земли из космоса. 1991. № 4. С. 74-82.

9. Ветлов И.П. Космическая система "Метеор" на службе гидрометеорологии // Исслед. Земли из космоса. 1980. № 2. С. 11-27.

10. Войт Ф.Я., Мазин И.П. Водность кучевых облаков // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1972. Т. 8. № 11. С. 1166-1176.

11. Гончарский A.B., Черепащук A.M., Ягола А.Г. Некорректные задачи астрофизики. М.: Наука, 1985. 336 с.

12. Гранков А.Г., Мильшин A.A. Взаимосвязь СВЧ-излучения системы океан-атмосфера с потоками тепла и импульса на границе раздела // Изв. АН ССР. Физика атмосферы и океана. 1999. Т. 35. № 5. С. 629-637.

13. Жевакин С.А., Наумов АЛ. К расчету коэффициента поглощения в атмосферном кислороде // Радиотехника и электроника. 1965. Т. 10. № 6.1. С. 987-997.

14. Жевакин С.А., Наумов А.П. Распространение сантиметровых, миллиметровых и субмиллиметровых радиоволн в земной атмосфере. // Изв. вузов. Радиофизика. 1967. Т. 10. № 9-10. С. 1213-1243.

15. Зиничева М.Б., Наумов А.П. Физические аспекты модели распространения сантиметровых и миллиметровых радиоволн на наклонных трассах в земной атмосфере //Изв. вузов. Радиофизика. 1997. Т. 40. № 12. С. 14631478.

16. Зражевекий А.Ю. Методика расчета поглощения в атмосферных парах воды в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах // Радиотехника и электроника. 1976. Т. 21. № 5. С. 951-957.

17. Егоров С.Т., Плющев В.А., Власов A.A., Морозов В.Ф. Картографирование Земли с ИСЗ по ее собственному радиоизлучению в диапазоне 0,8 см // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1979. Т. 15. № 12. С. 126-127.

18. Катков В.Ю. Полуэмпирическая модель поглощения миллиметровых и субмиллиметровых радиоволн атмосферным водяным паром // Радиотехника и электроника. 1997. Т. 42. № 12. С. 1441-1446.

19. Калмыков А. И., Ефимов В. Б., Кавелин С. С. и др. Радиолокационная система ИСЗ Космос-1500 // Исслед. Земли из космоса. 1984. № 5. С. 84-93.

20. Калмыков А.И., Пичугин А.П., Цымбал В.Н. Определение поля приводного ветра радиолокационной системой бокового обзора ИСЗ "Космос-1500" // Исслед. Земли из космоса. 1985. № 5. С. 65-77.

21. Князев H.A., Малкевич М.С. Дистанционное определение аномалий вертикальных профилей температуры атмосферы со спутников // Исслед. Земли из космоса. 1987. № 3. С. 43-53.

22. Кондратьев К.Я., Григорьев Ал.А., Рабинович Ю.И., Шульгина Е.М. Метеорологическое зондирование подстилающей поверхности из космоса. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 244с.

23. Кондратьев К.Я., Мелентьев В.В., Назаркин В.А. Космическая дистанционная индикация акваторий и водосборов (микроволновые методы). СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 248 с.

24. Кондратьев К.Я., Танака Т. Ф. Advanced Earth Observing Satellite-II (ADEOS-II): new perspectives of global environmental monitoring //Исслед. Земли из космоса. 1997. № 1. С. 105-121.

25. Кондратьев К.Я., Мелентьев В.В. Космическая дистанционная индикация облаков и влагосодержания атмосферы. Д.: Гидрометеоиздат, 1987. 263 с.

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

27. Космические исследования земных ресурсов. Методы и средства измерений и обработки информации. М.: Наука, 1976. 384с.

28. Матвеев Д.Т. Анализ результатов радиотеплового зондирования морской поверхности при шторме // Метеорол. и гидрология. 1978. № 4. С. 58-66.

29. Матвеев Л.Т. Динамика облаков. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 312 с.

30. Минина Л.С., Арабей E.H. Изменения в структуре тропосферы при развитии тайфуна Кармен // Тайфун-78. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. С. 132-152.

31. Митник Л.М. Методика определения влагосодержания атмосферы по радиометрическим измерениям сверхвысокочастотного излучения с ИСЗ // Труды Гидрометцентра СССР. 1969. Вып. 50. С. 94-102.

32. Митник Л.М. Вариации вертикального профиля влажности в атмосфере по измерениям радиотеплового излучения со спутника "Космос-243" // Метеорология и гидрология. 1971. N 8. С. 22-29.

33. Митник Л.М. Диэлектрическая проницаемость воды: необходимость точных значений для решения задач дистанционного зондирования окружающей среды // Исслед. Земли из космоса. 1984. № 3. С. 66-71.

34. Митник Л.М. Определение полной массы водяного пара в атмосфере, во-дозапаса и эффективной температуры облаков по измерениям уходящего СВЧ-излучения Земли // Радиофизические исследования атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. С. 194-200.

35. Митник Л.М. Излучательные характеристики водной поверхности. Обзор. ВНИИГМИ-МЦД. Обнинск, 1978. 67с.

36. Митник Л.М. Исследование облаков методом СВЧ-радиометрии. Обзорная информация. Сер. Метеорология. ВНИИГМИ-МЦД. Обнинск, 1979. 72 с.

37. Митник Л.М., Митник М.Л. Модельные расчеты восходящего радиотеплового излучения над тропическими районами Мирового океана // Исследование гидрометеорологических параметров тропической зоны океана дистанционными методами. Владивосток, 1981. С. 30-41.

38. Митник Л.М., Митник М.Л. Оценка параметров тропической атмосферы по спектру восходящего СВЧ излучения // Тропическая метеорология: Труды междунар. симпоз. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. С. 191-200.

39. Митник Л.М., Митник М.Л. Возможности оценки тепло- и влагообмена океана и атмосферы по спутниковым измерениям //1 всесоюз. конфер. "Биосфера и климат по данным космических исследований": Тез. докл. Баку, 1982. С. 29-30.

40. Митник Л.М., Митник М.Л. Численные эксперименты по СВЧ-радиомет-рическому зондированию океана из космоса // 2-й всесоюз. съезд океа-нол.: Тез. докл. 1982. Вып. 4, Ч. 1. С. 55-56.

41. Митник Л.М., Митник М.Л. Использование СВЧ-радиометричесих измерений для изучения эволюции тропических циклонов // Тропическая метеорология: Труды Третьего международного симпоз. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. С. 245-251.

42. Митник Л.М., Митник М.Л., Шум М.Ю. Облачность и осадки над тропическими районами океана по данным судовых радиофизических измерений // 15-я всесоюз конф. по распространению радиоволн: Тез. докл. М.: Наука, 1987. С. 391.

43. Митник Л.М., Десятова Г.И., Митник М.Л. Поля приводного ветра и облачности в тропическом шторме "Агнес" по данным спутникового радиофизического зондирования // Исслед. Земли из космоса. 1990. N 6. С. 20-28.

44. Митник Л.М., Митник М.Л., Шум М.Ю. Моделирование наблюдений СВЧ-радиометрической системой "Икар-1" с использованием дистанционных и контактных судовых измерений // Исслед. Земли из космоса. 1992. N4. С. 22-31.

45. Митник М. Л. Расчет спектров собственного радиотеплового излучения системы атмосфера-подстилающая поверхность. Препринт. Владивосток. ТОЙ ДВНЦ АН СССР, 1987. 32 с.

46. Наумов А.П., Рассадовский В.А. О вариациях радиояркостных температур атмосферы в области резонанса Н20 X = 1,35 см // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1978. Т. 14. № 7. С. 716-722.

47. Облака и облачная атмосфера. Справочник. Под ред. И.П. Мазина и А.Х. Хргиана. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 648 с.

48. Пичугин А. П., Спиридонов Ю. Г. Пространственная структура зон осадков на радиолокационных изображениях из космоса // Исслед. Земли из космоса. 1985. № 2. С. 20-28.

49. Рабинович Ю.И., Черняк М.М. Оценка приближенных методов решения уравнения переноса микроволнового излучения в осадках. // Труды ГГО. 1976. Вып. 371. С. 43-65.

50. Радиолокация поверхности Земли из космоса. Под ред. Л.М. Митника и С.В. Викторова. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 200 с.

51. Райзер В.Ю., Черный И.В. Микроволновая диагностика поверхностного слоя океана. СПб.: Гидрометеоиздат, 1994. 232 с.

52. Розенберг В.И. Рассеяние и ослабление электромагнитного излучения атмосферными частицами. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 348 с.

53. Риль Г. Климат и погода в тропиках. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 606 с.

54. Руководство по использованию спутниковых данных в анализе и прогнозе погоды. М.: Гидрометеоиздат, 1982. 300 с.

55. Степаненко В.Д., Щукин Г.Г., Бобылев Л.П., Матросов С.Ю. Радиотепло-локация в метеорологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 284 с.

56. Тараканов Г.Г. Тропическая метеорология. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 175с

57. Хаин А.П., Сутырин Г.Г. Тропические циклоны и их взаимодействие с океаном. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 272 с.

58. Хрулев В.В. О методике измерений вертикального поглощения чистой атмосферы на волнах 0,8 и 1,35 см // Радиотехника и электроника. 1986. Т. 31. №2. С. 279-285.

59. Шестопалов В. П., Калмыков А. И., Комяк В. А. и др. Комплексные исследования природной среды оптическим и радиолокационным методом // Докл. АН СССР. 1985. Т. 284. № 1. С. 98-102.

60. Шметер С.Н. Термодинамика и физика конвективных облаков. JI.: Гидро-метеоиздат, 1987. 287 с.

61. Шутко A.M. СВЧ-радиометрия водной поверхности и почвогрунтов. М.: Наука, 1986. 190 с.

62. Adler R.F., Huffman G.J., Keehn, P.R. Global tropical rain estimates from microwave-adjusted geosynchronous IR data // Remote Sensing Reviews. 1994. V. 11. 125-152.

63. Alishouse J. C. Total precipitable water and rainfall determinations from the Seasat Scanning Multichannel Microwave Radiometer // J. Geophys. Res. 1983. V. 88. N C3. P. 1929-1235.

64. Alishouse J. C., Snyder S.A., Vongsathorn J., Ferraro R.R. Determination of oceanic total precipitable water from the SSM/I // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. 1990. V. 28. N. 5. P. 811-816.

65. Alishouse J. C., Snyder J.B., Westwater E.S., Swift C.T., Ruf C.S., Snyder S.A., Vongsathorn, Ferraro R.R. Determination of cloud liquid water content using the SSM/I // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. 1990. V. 28. P. 817822.

66. Alliss R., Raman S., Chang S.W. Special Sensor Microwave/Imager (SSM/I) observations of Hurricane Hugo (1989) // Monthly Weather Rev. 1992. V. 120. N12. P. 2723-2737.

67. Anthes R.A. Tropical Cyclones: Their Evolution, Structure and Effects // Meteor. Monogr. V. 41. 1982. 208 p.

68. Atlas D. Origin of storm footprints on the sea seen by synthetic aperture radar // Science. 1994. V. 266. P. 1364-1366.

69. Atlas D. Footprint of storms on the sea: A view from spaceborn synthetic aperture radar // J. Geophys. Res. 1994. V. 99. P. 7961-7969.

70. Bauer P., Schlussel P. Rainfall, total water, ice water and water vapour over sea from polarized microwave simulations and SSM/I data // J. Geophys. Res. 1993. V. 98. № Dll. P. 20737-20760.

71. Bentamy A., Queffeulou P., Quilfen Y. Katsaros K. Ocean surface wind fields estimated from satellite active and passive instruments // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. 1999. V. 37. № 5. P. 2469-2486.

72. Black P. G., Gentry R. C., Cardone V. J., Hawkins J. D. SEASAT microwave wind and rain observations in severe tropical and midlatitude marine storms // Advances Geophys. 1987. V. 27. P. 197-277.

73. Blume H.-J.C., Kendall B.M., Fedors J.C. Measurement of ocean temperature and salinity via microwave radiometry // Boundary-Layer Meteor. 1978. V. 13. N1-4. P. 295-308.

74. Bobylev L.P., Mitnik L.M., Mitnik M.L. et al. Microwave remote sounding of atmosphere-ocean system using neural networks approach // Proc. 27th Int. Symp. on Remote Sensing of Environment. Tromso. June, 1998. P. 312-315.

75. Chang P.S. Ocean surface wind speed and direction retrievals from the SSM/I //IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. 1998. V. 36. № 6. P. 1866-1871.

76. Chang S.W., Holt T.R. Impact of assimilating SSM/I rainfall rates on numerical prediction of cyclones // Monthly Weather Rev. 1994. N 1. V. 122. P. 151-164.

77. Claasen J.P., Fung H.S. A simple formulation of oxygen absorption at centimeter wavelengths // J. Geophys. Res. 1974. V. 79. No. 6. P. 861-964.

78. Cruz P.S.L., Ruf C.S., Keihm S.J. Improved 20-32 GHz atmopsheric absorption model // Radio Science. 1998. V. 33. № 3. P. 1319-1332.

79. Del Frate F., Schiavon G. Neural networks for the retrieval of water vapor and liquid water from radiometric data // Radio Science. 1998. V. 33. N 5. P. 13731386.

80. Dvorak V. Tropical cyclone intensity analysis and forecasting from satellite imagery//Monthly Weather Rev. 1975. V. 103. P. 420-430.

81. Dvorak V. Tropical cyclone intensity analysis using satellite data. NOAA Tech. Report NESDIS 11. 1984. 47 p.

82. Ellison W., Balana A., Delbos G., et al. New permittivity measurements of seawater // Radio Science. 1998. V. 33. № 3. P. 639-648.

83. Frank W.M. The structure and energetics of the tropical cyclone, I: Storm structure//Monthly Weather Rev. 1977. V. 105. P. 1119-1135.

84. Frank W.M. The structure and energetics of the tropical cyclone, II: Dynamics and energetics//Monthly Weather Rev. 1977. V. 105. P. 1136-1150.

85. Fuhrhop R., Simmer C. SSM/I brightness temperature corrections for incidence angle variations // J. Atm. and Oceanic Technol. 1996. V. 13.P. 246-254.

86. Gemmill W.H., Krasnopolsky V.M. The use of SSM/I data in operational marine analysis. Wearther and Forecasting. 1999. V. 14. N 10. P. 789-800.

87. Gerard E., Eymard L. Remote sensing of intewgrated cloud liquid water: Development of algorithms and quality control // Radio Science. 1998. V. 33. №2. P. 433-447.

88. Goldhirch J., Musiani B. Rain cell size statistics derived from radar observations at Wallops Island, Virginia // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 1986. V. 24. N 6. P. 947-954.

89. Gray W.M. Tropical cyclone intensity determination through upper-tropo-spheric aircraft reconnaissance //Bull. Amer. Meteor. Soc. 1979. V.60. N9. P. 1069-1074.

90. Goodberlet M. A., Swift C.T., Wilkerson J.C. Remote sensing of ocean surface winds with the special sensor microwave/imager // J. Geophys. Res. 1989. V. 94. N. C10. P. 14574-14555.

91. Goodberlet M. A., Swift C.T. Improved retrievals from the DMSP wind speed algorithm under adverse weather conditions // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens 1992. V. 30. N 5. P. 1076-1077.

92. Greenwald T .J., Jones A.S. Evaluation of seawater permittivity models at 150 GHz using satellite observations // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. 1999. V. 37. №5. P. 2159-2164.

93. Greenwald T.J., Stephens G.L., Vonder Haar T.H., Jackson D.L. A physical retrieval of cloud liquid water over the global oceans using special sensor microwave/imager (SSM/I) observations // J. Geophys. Res. 1993. V. 98.1. P. 18471-18488.

94. Grody N.C. Remote sensing of atmospheric water content from satellite using microwave radiometry // IEEE Trans. Antennas and Propagation. 1976. V. 24. P. 155-162.

95. Grody N.C., Gruber A., Shen W.C. Atmospheric water content over the tropical Pacific derived from the Nimbus-6 Scanning Microwave Radiometer // J. Appl. Meteorol. 1980. V. 19. P. 986-996.

96. Guillow C., Ellison W., Eymard L. et al. Impact of new permittivity measurements on sea surface emissivity modeling in microwaves // Radio Science. 1998. V. 33. №3.649-667.

97. Guissard A. The retrieval of atmospheric water vapor and cloud liquid water over the oceans from a simple radiative transfer model: Application to SSM/I data // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. 1998. V. 36. P. 328-332.

98. Handbook of Geophysics and Space Environments. MC. Graw-Hill Book Company. New York-San Francisko-Toronto-London-Sydney. 1966. 630 p.

99. Hawkins H.F., Rubsam D.T. Hurricane Hilda, 1964. II. Structure and budgets of the hurrigane on October 1,1964 // Monthly Weather Rev. 1968. V. 96. N9. P. 617-636.

100. Holland G.J. An analytic model of the wind and pressure profiles in hurricanes //Monthly Weather Rev. 1980. V. 108. N 8. P. 1212-1218.

101. Hollinger J., Lo R., Poe J. et al. Special Sensor Microwave/Imager User Guide //Naval Research Laboratory, Washington, DC. 1987.120 p.

102. Hollinger, J.P. DMSP Special Sensor Microwave/Imager calibration/validation // Naval Research Laboratory, Washington, DC. Final report // 1989. V. I. 1991. V. II.

103. Hsu C.S., Liu W.T. Wind and pressure fields near tropical cyclone Oliver derived from scatterometer observations // J. Geophys. Res, 1996. V. 101. P. 17021-17027.

104. Janssen M.A. (editor). Atmospheric Remote Sensing by Microwave Radiome-try. New York: John Wiley, 1993. 630 p.

105. Jones W.L., Cardone V.J., Pierson W.J. et al. NSCAT high resolution surface wind measurements in typhoon Violet // J. Geophys. Res. 1999. 104. P. 1124711259.

106. Karstens U., Simmer C., Ruprecht E. Remote sensing of cloud liquid water // Meteor. Atmos. Phys. 1994. V. 54. P. 157-171.

107. Katsaros K., Adams J.M. Evolution of two oceanic extratropical cyclones as observed with the special sensor microwave/imager and the Geosat and ERS 1 altimeter//J. Geophys. Res. 1996. V. 101. N3. P. 6627-6639.

108. Kidder S.Q., Gray W.M., Vonder Haar T.H. Estimating tropical cyclone central pressure and outer winds from satellite microwave data // Monthly Weather Rev. 1978. V. 106. N 10. P. 1458-1464.

109. Klein L.A., Swift C.T. An improved model for the dielectric constant of sea water at microwave frequencies // IEEE J. Oceanic Eng. 1977. V. OE-2. P. 104-111.

110. Krasnopolsky V.M., Breaker L.C., Gemmill W.H. A neural network as a nonlinear function model for retrieving surface wind speeds from the Special Sensor Microwave/Imager // J. Geophys. Res. 1995. V. 100. N 6. P. 11033-11045.

111. Kummerov C., Weinman J.A. Determining microwave brightness temperatures from precipitating horizontally finite and vertically structured clouds // J. Geophys. Res., 1988. V. 93. N 4. P. 3720-3728.

112. Le Marshall J. Cloud and water vapour motion vectors in tropical cyclone track forecasting A review // Meteorol. Atmos. Phys. 1998. V. 65. P. 141-151.

113. Lecomte P., He M.-X. Tracking cyclones with the ERS satellite // Proc. 4th Pacific Ocean Remote Sensing Conference (PORSEC'98). Qingdao, China, 1998. P. 678-682.

114. Lee C.-S. An Observation Study of Tropical Cloud Cluster Evolution and Cy-clogenesis in the Western North Pacific. Department of Atmopsheric Science. Colorado State University. Fort Collins, Colorado. 1986. Atmospheric Science Paper No. 403. 250 p.

115. Lee C.T., Lin M.L., Chen A.J. Investigation of landslides in the Chen-Yu-Lan River basin during typhoon Herb using SPOT imagery // PIERS Workshop: Recent Advances in Remote Sensing, National Central University, Chung-Li, Taiwan, 1997. P. 133-146.

116. Liebe H.J. An updated model for millimeter wave propagation in moist air // Radio Science. 1985. V. 20. No. 5. P. 1069-1089.

117. Liebe H.J. MPM an atmospheric millimeter-wave propagation model // Intern. J. Infrared and Millimeter Waves. 1989. V. 10. № 6. P. 631-650.

118. Liu G., Curry J.A., Weadon M. Atmospheric water balance in typhoon Ninaas determined from SSM/I satellite data // Meteorol. Atmos. Phys. 1994. V. 54. P. 141-156.

119. Liu W.T., Tang W., Dunbar R.S. Scatterometer observes extratropical transition of Pacific typhoons // EOS, Transections American Geophysical Union. 1997. V. 78. P. 237, 240.

120. Liu W.T., Xie X. Spacebased observations of the seasonal changes of South Asian moonsoons and oceanic responses // Geophys. Res. Letters. 1999. V. 26. N10. P. 1473-1476.

121. Lowe P.R. An approximating polynomial for the computation of saturation vapor pressure // J. Appl. Meteorol. 1977. V. 16. P. 100-103.

122. Marks F.D., Shay L.K., PDT-5. Landfalling tropical cyclones: Forecast problems and associated research opportunity // Bull. Amer. Meteorol. Soc. 1998. V. 79. P. 305-323.

123. Masuko H., Okamoto K., SliimadaM., Niwa S. Measurement of microwave back-scattering signatures of the ocean surface using X band and Ka band airborne scatterometers // J. Geophys. Res. 1986. V. 91. P. 13065-13083.

124. Lin S.-W. Report on typhoon Herb of 1996 // Meteorological Bulletin, Central Weather Bureau. 1998. V. 42. N 1. P. 80-102 (in Chinese).

125. Miller D.K., Petty, G.W. Moisture patterns in deepening maritime extratropical cyclones. Part I: Correlation between precipitation and intensification // Monthly Weather Rev. 1998. V. 26. P. 2352-2368.

126. Mitnik L.M. Microwave radiometric investigation of cloud characteristics from satellites // Acta Astronáutica. 1986. V. 13. N 4. P. 175-183.

127. Mitnik L.M. Mesoscale coherent structures in the surface wind field during cold air outbreaks over the Far Eastern seas from the satellite side looking radar // La mer. 1992. V. 30. N 3. P. 287-286.

128. Mitnik, L.M., Chen, K.S., Wang, J.-T., Mitnik, M.L. Satellite Microwave Observations of Typhoon Herb (1996) near Taiwan // Rep. NSC-87-281 l-m-008-0018. National Central University. Chung-Li, Taiwan, ROC. 1998. 95 p.

129. Mitnik L.M., Chen K.-S., Wang J.T., Mitnik M.L., Hsu M.-K. Evolution of typhoon Herb near Taiwan determined from satellite microwave observations // Abstracts. IX Pacific Science Inter-congress. Taipei, Taiwan, 1998. P. 64.

130. Mitnik L.M., Hsu M.-K., Liu C.-T., Mitnik M.L. Cloud influence on microwave sensing of the ocean // Terrestrial, Atmospheric and Oceanic Sciences. 1994. V. 5.N4.P. 537-555.

131. Mitnik L.M., Hsu M.-K., Mitnik M.L. Sharp gradients and mesoscale organized structures in sea surface wind field in the regions of polar low formation // The Global Atmosphere and Ocean System. 1996. V. 4. N 4. P. 335-361.

132. Mitnik L.M., Hsu M.-K., Lobanov V.B., Mitnik M.L. Active and passive microwave sensing of the Asian marginal seas: New possibilities // 9th PAMS & JECSS Workshop. Taipei, Taiwan, 1997. P. 10.1 -10.3.

133. Mitnik L.M., Hsu M.-K., Mitnik M.L. Satellite active and passive microwave sensing of typhoon Angela // Remote Sensing of the Pacific Ocean by Satellites. R.A. Brown, editor. 1998. Earth Ocean & Space Publishing. P. 78-89.

134. Mitnik L.M., Mitnik M.L., Hsu M.-K. Satellite X-band real aperture radar signatures of nonprecipitating clouds, rain cells and rain bands // Proc. Intern. Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS'98). Seattle, 6-10 July1998. P. 742-744.

135. Mitnik L.M., Mitnik M.L., Shoom M.Yu. Priroda multichannel microwave unit: Retrieval of ocean surface and atmospheric parameters // Proc. Pacific

136. Ocean Remote Sensing Conference (PORSEC'94). Melbourne, Australia, 1994. P. 329-334.

137. Mitnik M.L., Liu C.-T., Mitnik L.M. Analysis of concurrent subsurface water temperature and stimulated fluorescence measurements in the East-China Sea // The Fifth KEEP-WOCE Conference. Taiwan. 1994. P. 2#

138. Mitnik M.L., Mitnik L.M. Validation of total water vapor and liquid water algorithm for the ADEOS-II/AMSR: Using SSM/I observations // Proc. Intern. Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS'98). Seattle, 6-10 July 1998. P. 722-724.

139. Mitnik M.L., Mitnik L.M., Hsu M.-K. Satellite and ground-based microwave sensing of the western Pacific tropical cyclones // Proc. Pacific Ocean Remote Sensing Conference (PORSEC'96). Victoria, Canada, 1996. P. 37.

140. Mitnik M.L., Mitnik L.M., Hsu M.-K. Radar and Microwave Radiometer Sensing of Typhoon Ryan // Proc. Intern. Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS'97). Singapore, 3-8 August, 1997. V. 1. P. 70-72.

141. Moore R.K., Fun A.K. Radar sensing wind over the ocean // Proc. IEEE. 1979. V. 67. N11. P. 1504-1521.

142. Moore P. K., Birrer J.I., Bracelente E. M. et al. Evaluation of atmospheric attenuation from SMMR brightness temperature for the Seasat satellite scattero-meter // J. Geophys. Res. 1982. V. 87. № C5. P. 3337-3354.

143. Peng M.S., Chang S.W. Impacts of SSM/I retrieved rainfall rates on numerical prediction of a tropical cyclone // Monthly Weather Rev. 1996. V. 124. N 6. P. 1181-1198.

144. Petty G.W., Kastsaros K.B. New geophysical algorithms for the special sensor microwave imager // 5th Conference of the Royal Meteorological Society, London, UK, Sept. 3-7,1990.

145. Quilfen Y., Chapron B., Elfouhaily T. et al. Observation of tropical cyclone by high-resolution scatterometry // J. Geophys. Res., 1998. V. 103. N 4. P. 77677786.

146. Rao B.M., Kishtwal C.M., Pal P.K., Narayanan M.S. ERS-1 surface wind observations over a cyclone system in the Bay of Bengal during November 1992 // Int. J. Remote Sensing, 1995. V. 16. P. 351-357.

147. Reber E.E. Absorption of the 4- to 6 millimeter wavelength band in the atmosphere // J. Geophys. Res. 1972. V. 77. No. 21. P. 3831-3845.

148. Rodgers E.B., Adler R.F. Tropical cyclone rainfall characteristics as determined from a satellite passive microwave radiometer // Monthly Weather Rev. 1981. V. 109. P. 506-521.

149. Rosenkranz P. W. Rough-sea microwave emissivities measured with the SSM/I // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 1992. V. 30. N 5. P. 1081- 1085.

150. Rosenkranz P.W. Water vapor microwave continuum absorption: A comparison of measurements and models // Radio Science. 1998. V. 33. N 4. P. 919-928.

151. Rosenkranz P.W., Staelin D.H., Grody N.C. Typhoon June (1975) viewed by scanning microwave spectrometer // J. Geophys. Res. 1978. V. 83. N 4. P. 1857-1868.

152. Rosenkranz P.W. Shape of the 5 mm oxygen band in the atmosphere // IEEE Trans. Antennas Propag //1975. V. AP-23. N. 4 P. 498-506.

153. Setzer B.J., Pickett H.M. Pressure broadening measurements of the 118.750 GHz oxygen transition // J. Chem. Phys. 1977. V. 67. N 1. P. 340-343.

154. Snider J.B., Hazen D.A. Surface-based radiometric observations of water vapor and cloud liquid in the temperate zone and in the tropics // Radio Science. 1998. V. 33. №2. P. 421-432.

155. Spencer R.W. Nimbus-7 38 GHz radiances correlated with radar rain rates over the Gulf of Mexico // J. Climate Appl. Meteorol. 1983. V. 22. № 12. P. 20952099.

156. Spencer R.W. A satellite passive 37-GHz scattering-based method for measuring oceanic rain rates // J. Climate and Applied Meteor. 1986. V. 25. N 6.1. P. 734-766.

157. Shimazu Y. Classification of precipitation systems in mature and early weakening stages of typhoons around Japan // J. Meteor. Soc. Japan. 1998. V. 76. p. 437-445.

158. Staelin D.H., Kunzi K.F., Pettyjohn R.I. et al. Remote sensing of atmospheric water vapour and liquid water with the Nimbus-5 microwave spectrometer // J. Appl. Meteorol. 1976. V. 15. P. 1204-1214.

159. Stewart R.H. Metods of Satellite Oceanography. Berkley: Univer. of California Press. 1985. 360 p.

160. Stogryn A. Equations for calculating the dielectric constant of saline water // IEEE Trans. Microwave Theory and Technique. 1971. V. 19. N 8. P. 733-736.

161. Stogryn A. A note on brightness temperature at millimeter wavelengths // IEEE Trans. Geoscience Electronics. 1975. V. 13. N 2. P. 81-84.

162. Tachi K., Arai K., Sato I. Advanced Microwave Scanning Radiometer (AMSR): require-ments and preliminary design study // IEEE Trans. Geosci. and Remote Sensing. 1989. V. 27. N 2. P. 177-183.

163. Velden C.S., Hayden C.M., Niemann S.J. et al. Upper-tropospheric winds derived from geo-stationary satellite water vapor observations // Bull. Amer. Meteor. Soc. 1997. V. 77. P. 173-195.

164. Velden C.S., Olander T.L., Zehr R.M. Development of an objective scheme to estimate tropical cyclone intensity from digital geostationary satellite infrared imagery // Weather and Forecasting. 1998. March.

165. Velden C.S., Olson W.S., Roth B.A. Tropical cyclone center-fixing using DMSP SSM/I data // 4th Conf. Sat. Meteor. San Diego, CA, 1989. P. J36-J39.

166. Velden C.S., Smith W.L. Monitoring tropical cyclone evolution with NOAA satellite microwave observations // J. Climate Appl. Meteorology. 1983. V. 22 N5. P. 714-724.

167. Wang J.R., Meneghini R., Kumagai H. et al. Airborne active and passive microwave observations of super typhoon Flo // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. 1994. V. 32. N 2. P. 231-241.

168. Waters J.W. Absorption and emission by atmospheric gases // Methods of Experimental Physics. 1976. V. 12. Astrophysics. Part B. New York. P. 142-176.

169. Weatherford C.L., Gray W.M. Typhoon structure as revealed by aircraft reconnaissance. Part 1: Data analysis and climatology // Monthly Weather Rev. 1988. V. 116. P. 1032-1043.

170. Webster, Wilheit T.T., Ross D.B., Gloersen P. Spectral characteristics of the microwave emission from wind driven foam-covered sea // J. Geophys. Res. 1976. V. 81. N. 18. P. 3095-3099.

171. Weng F., Grody N.C. Retrieval of cloud liquid water using the special sensor microwave imager (SSM/I) // J. Geophys. Res. 1994. V. 99. N D12. P. 25535, 25551.

172. Wentz F.J. Measurement of oceanic wind vector using satellite microwave radiometers // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. 1992. V. 30. N 5. P. 960972.

173. Wentz F. J. A well calibrated ocean algorithm for special sensor microwave/ imager // J. Geophys. Res. 1997. V. 102. № 4. P. 8703-8718.

174. Wentz F. J. User's Manual: SSM/I Antenna Temperature Tapes Revision I. 1991. Remote Sensing Syst. Santa Rosa, CA, RSS Tech. Rep. 120191.

175. Wilheit T.T. A model for the microwave emissivity of the ocean's surface as a function of wind speed // IEEE Trans. Geoscience and Electronics. 1979. V. 17. N 4. P 244-249.

176. Wilheit T.T., Chang A.T.C. An algorithm for retrieval of ocean surface and atmospheric parameters from the observation of the Scanning Multichannel Microwave Radiometer (SMMR) //Radio Science. 1980. V. 15. P. 525-544.

177. Wilheit T.T., Chang A.T.C., King J.L. et al. Microwave radiometric observations near 19.35, 92, and 183 GHz of precipitation in tropical storm Gora // J. Appl. Meteorol. 1982. V. 21. P. 1137-1145.

178. Wu C.-C., Kuo Y.-H. Typhoons affecting Taiwan: Current understanding and future challenges // Bull. Amer. Meteor. Soc. 1999. V. 80. N 1. P. 67-80.