Проведены выбор и обоснование оптимальных спектральных диапазонов регистрации спектральной энергетической яркости излучения для задачи мониторинга выбросов метана в атмосфере с орбиты искусственного спутника Земли (ИСЗ) пассивным оптическим сенсором в спектральной области около 1,65 мкм. Проведено математическое моделирование спектров, регистрируемых оптическим сенсором для тропической и субарктической атмосферных моделей земной атмосферы, разной ширины спектральной функции акустооптического спектрометра и разного углового положения Солнца. Предполагается, что мониторинг выбросов метана в земной атмосфере будет проводится с перспективного наноспутника (массой менее 6 кг) с помощью акустооптического спектрометра, использующего два узких (0,1–0,5 нм) спектральных диапазона регистрации излучения для реализации дифференциального метода абсорбционной спектроскопии на основе акустооптической фильтрации. Предложен критерий выбора оптимальных спектральных диапазонов мониторинга интегрального содержания метана в атмосфере с орбиты ИСЗ. Получены значения центральных длин волн оптимальных спектральных диапазонов регистрации энергетической яркости рассеянного излучения для ширины спектральной функции акустооптического спектрометра в 0,0, 0,1, 0,2 и 0,5 нм. Показано, что выбор оптимальной пары спектральных диапазонов определяется шириной спектральной функции сенсора, незначительно зависит от модели земной атмосферы (тропическая или субарктическая модель) и не зависит от углового положения Солнца (0–80°).
1. Suto H., Kataoka F., Kikuchi N., Knuteson R.O., Butz A., Haun M., Buijs H., Shiomi K., Imaiand H., Kuze A. Thermal and near-infrared sensor for carbon observation Fourier transform spectrometer‑2 (TANSO- FTS‑2) on the Greenhouse gases Observing SATellite‑2 (GOSAT‑2) during its first year in orbit // Atmos. Meas. Tech. – 2021. – Vol. 14. – P. 2013–2039.
2. Nakajima M., Suto H., Yotsumoto K., Shiomi K., Hirabayashi T. Fourier transform spectrometer on GOSAT and GOSAT‑2 // Proceedings of SPIE. – 2017. – 1056340. – P. 105634O‑1–105634O‑9.
3. Hu H., Landgraf J., Detmers R., Borsdorff T., de Brugh J., Aben I., Butz A., Hasekamp O. Toward global mapping of methane with TROPOMI: First results and intersatellite comparison to GOSAT // Geophys. Res. Lett. – 2018. – Vol. 45. – P. 3682–3689.
4. Veefkind J.P., Aben I., McMullan K., Förster H., De Vries J., Otter G., Claas J., Eskes H.J., De Haan J.F., Kleipool Q., van Weele M., Hasekamp O., Hoogeveen R., Landgraf J., Snel R., Tol P., Ingmann P., Voors R., Kruizinga B., Vink R., Visser H., Levelt P.F. TROPOMI on the ESA Sentinel‑5 Precursor: A GMES mission for global observations of the atmospheric composition for climate, air quality and ozone layer applications // Remote Sens. Environ. – 2012. – Vol. 120. – P. 70–83.
5. Clerbaux C., Boynard A., Clarisse L., George M., Hadji-Lazaro J., Herbin H., Hurtmans D., Pommier M., Razavi A., Turquety S., Wespes C., Coheur P.F. Monitoring of atmospheric composition using the thermal infrared IASI/MetOp sounder // Atmos. Chem. Phys. – 2009. – Vol. 9. – P. 6041–6054.
6. Crisp D., Pollock H.R., Rosenberg R., Chapsky L., Lee R.A.M., Oyafuso F.A., Frankenberg C., O’Dell C.W., Bruegge C. ., Doran G.B., Eldering A., Fisher B.M., Fu D., Gunson M.R., Mandrake L., Osterman G.B., Schwandner F.M., Sun K., Taylor T.E., Wennberg P.O., Wunch D. The on-orbit performance of the Orbiting Carbon Observatory‑2 (OCO‑2) instrument and its radiometrically calibrated products // Atmos. Meas. Tech. – 2017. – Vol. 10. – P. 59–81.
7. TanSat. URL: https://www.eoportal.org/satellite-missions/tansat (дата обращения: 08.12.2022).
8. Boesch H., Liu Y., Tamminen J., Yang D., Palmer P.I., Lindqvist H., Cai Z., Che K., Di Noia A., Feng L. et al. Monitoring Greenhouse Gases from Space // Remote Sens. –2021. – Vol. 13, 2700. – P. 1–25.
9. Jervis D., McKeever J., Durak B.O.A., Sloan J.J., Gains D., Varon D.J., Ramier A., Strupler M., Tarrant E. The GHGSat-D imaging spectrometer // Atmos. Meas. Tech. – 2021. – Vol. 14. – P. 2127–2140.
10. Varon D.J., Jacob D.J., Jervis D., McKeever J. Quantifying time-averaged methane emissions from individual coal mine vents with GHGSat-D satellite observations // Environ. Sci. Technol. – 2020. – Vol. 54. – P. 10246–10253.
11. Korablev O., Bertaux J.-L., Fedorova A., Fonteyn D., Stepanov A., Kalinnikov Y., Kiselev A., Grigoriev A., Jegoulev V., Perrier S., Dimarellis E., Dubois J.P., Reberac A., Van Ransbeeck E., Gondet B., Montmessin F., Rodin A. SPICAM IR acousto-optic spectrometer experiment on Mars Express // Gournal of geophysical research. – 2006. – Vol. 111. E09S03. – P. 1–17.
12. Пожар В.Э., Мачихин А.С., Гапонов М.И., Широков C.В., Мазур М.М., Шерышев А.Е. Гиперспектрометр на основе перестраиваемых акустооптических фильтров для БПЛА // Светотехника. – 2018. – № 4. – С. 47–50.
13. Катаев М.Ю., Лукьянов А.К. Моделирование отражённого солнечного излучения для оценки газового состава атмосферы при оптическом дистанционном зондировании из космоса // Светотехника. – 2017. – № 6. – С. 50–55.
14. Васильев А.В., Кузнецов А.Д., Мельникова И.Н. Аппроксимация многократно рассеянного солнечного излучения в рамках приближения однократного рассеяния // Учёные записки РГГМУ. – 2016. – № 3. – C. 94–103.
15. Scattering and absorbing atmospheres: standard computational procedures / Edited by J. Lenoble. – Hampton, Virginia, USA: A. DEEPAK Publishing, 1985. – 260 p.
16. Lisenko S.A. Atmospheric correction of multispectral satellite images based on the solar radiation transfer approximation model // Atmospheric and Oceanic Optics. – 2018. – Vol. 31, No. 1. – P. 72–85.
17. Kuntz M., Höpfner M. Efficient line-by-line calculation of absorption coefficients // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. – 1999. – Vol. 63, No. 1. – P. 97–114.
18. Gordon, I.E. et al. The HITRAN2020 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. – 2022. – Vol. 277. 107949. – P. 1–81.
19. Anderson G. et al. Atmospheric Constituent Profiles (0–120km) // Environmental research papers. – 1986. – AFGL-TR‑86–0110, No. 954. – P. 1–43.
20. Jacob D.J. et al. Satellite observations of atmospheric methane and their value for quantifying methane emissions // Atmos. Chem. Phys. – 2016. – Vol. 16, No. 22. – P. 14371–14396.

• Предыдущая статья
• Следующая статья

• выбросы метана
• мониторинг с ИСЗ
• пассивный оптический метод
• спектральная область около 1,65 мкм
• оптимальные спектральные диапазоны регистрации энергетической яркости рассеянного излучения