Дослідження можливості вимірювання альбедо земної поверхні у видимому та ближньому інфрачервоному діапазонах в умовах аерозольного забруднення атмосфери за допомогою безпілотних літальних апаратів
DOI:
https://doi.org/10.20535/RADAP.2024.96.28-31Ключові слова:
альбедо, аерозоль, БПЛА, спектрорадіометр, критерій ефективностіАнотація
Загальновідомо, що на величину альбедо Землі впливають такі процеси, як сільськогосподарська діяльність, урбанізація, зміни клімату, що призводять до аномальних опадів тощо. При цьому результати дистанційного вимірювання альбедо у видимому та ближньому інфрачервоному діапазонах також залежать від ступеня аерозольного забруднення атмосфери. Ці фактори, що спричиняють зміну альбедо Землі, призводять до необхідності періодичних вимірювань регіональних значень альбедо земної поверхні.
При вимірюванні альбедо Землі існує ряд проблем, пов'язаних з просторовою і часовою мінливістю цього показника. До них відносяться: залежність альбедо від зенітного кута Сонця; необхідність створення мереж вимірювання альбедо у вигляді численних територіально-розподілених піранометрів; залежність супутникових вимірювань альбедо від стану атмосфери, що призводить до необхідності міжсупутникового калібрування або наземних перевірочних вимірюваннь. Водночас залишається відкритим питання повного врахування впливу атмосферного аерозолю на результати вимірювання альбедо земної поверхні.
Стаття присвячена питанням вимірювання альбедо Землі у видимому та ближньому інфрачервоному діапазонах за допомогою безпілотних літальних апаратів (БПЛА) в умовах аерозольного забруднення атмосфери. За основу проведених досліджень прийнято модель одноразового розсіювання сигналу оптичного джерела атмосферного аерозолю. Проаналізовано взаємозв'язок таких оптичних показників, як оптична товщина аерозолю та альбедо земної поверхні. Запропоновано критерій ефективності атмосферних вимірювань за допомогою БПЛА, в якому ефективність визначається як відношення сумарного випромінювання, що надходить на бортовий спектрорадіометр, до кількості позаатмосферного випромінювання Сонця. Шляхом переходу від дискретної моделі до безперервної моделі, створеної для розрахунку запропонованого критерію ефективності, показано, що при синхронній зміні оптичної товщини аерозолю та альбедо, згідно з розрахованою закономірністю, мінімальна ефективність вимірювань альбедо земної поверхні є досяжною.
Посилання
References
Driemel, A., Augustine, J., Behrens, K., Colle, S., Cox, C., et al. (2018). Baseline Surface Radiation Network (BSRN): structure and data description (1992–2017). Earth System Science Data, Vol. 10, Iss. 3, pp. 1491-1501, doi:10.5194/essd-10-1491-2018.
Manninen, T., Jääskeläinen, E., & Riihelä, A. (2019). Black and White-Sky Albedo Values of Snow: In Situ Relationships for AVHRR-Based Estimation Using CLARA-A2 SAL. Canadian Journal of Remote Sensing, Vol. 45(3-4), pp. 350-367, doi:10.1080/07038992.2019.1632177.
Manninen, T., Jääskeläinen, E., Siljamo, N., Riihelä, A., & Karlsson, K. G. (2022). Cloud-probability-based estimation of black-sky surface albedo from AVHRR data. Atmospheric Measurement Techniques, Vol. 15, Iss. 4, pp. 879-893, doi:10.5194/amt-15-879-2022.
Sánchez-Zapero, J., Martínez-Sánchez, E., Camacho, F., Wang, Z., Carrer, D., et al. (2023). Surface ALbedo VALidation (SALVAL) Platform: Towards CEOS LPV Validation Stage 4—Application to Three Global Albedo Climate Data Records. Remote Sensing, Vol. 15, Iss. 4, 1081, doi:10.3390/rs15041081.
Urraca, R., Lanconelli C., Cappucci F. and Gobron N. (2023). Assessing the Fitness of Satellite Albedo Products for Monitoring Snow Albedo Trends. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol. 61, pp. 1-17, Art no. 4404817, doi:10.1109/TGRS.2023.3281188.
Schmitt C. G., All J. D., Schwarz J. P., Arnott W. P., Cole R. J., et al. (2015). Measurements of light-absorbing particles on the glaciers in the Cordillera Blanca, Peru. The Cryosphere, Vol. 9, Iss. 1, pp. 331-340. doi:10.5194/tc-9-331-2015.
Zhang H., Kondragunta S., Laszlo I., Liu H., Remer L. A., Huang J., Ciren P. (2016). An enhanced VIIRS aerosol optical thickness (AOT) retrieval algorithm over land using global surface reflectance ratio database. J. Geophys. Res. Atmos, Vol. 121, Iss. 18, 10 p., doi:10.1002/2016JD024859.
Jonsell U., Hock R., Holmgren B. (2003). Spatial and temporal variations in albedo on Storglaciären, Sweden. Journal of Glaciology, pp. 59-68. DOI:10.3189/172756503781830980.
Claverie M., Vermote E. F., Franch B., Masek J. G. (2015). Evaluation of the Landsat-5-TM and Landsat-7 ETM + surface reflectance products. Remote Sensing of Environment, Vol. 169, pp. 390-403. doi:10.1016/j.rse.2015.08.030.
Liu Y., Wang Z., Sun Q., Erb A. M., Li Z., et al. (2017). Evaluation of the VIIRS BRDF, albedo and NBAR products suite and an assessment of continuity with the long term MODIS record. Remote Sensing of Environment, Vol. 201, pp. 256-274. doi:10.1016/j.rse.2017.09.020.
Pinty B., Taberner M., Haemmerle V. R., Paradise S. R., Vermote E., et al. (2011). Global-Scale Comparison of MISR and MODIS Land Surface Albedos. Journal of Climate, pp. 732-749. doi:10.1175/2010JCLI3709.1.
Heikkinen P., Pulliainen J., Kyro E., Sukuvaara T., Suokanerva H., Kontu A. (2007). Comparison of MODIS surface reflectance with mast-based spectrometer observations using CORINE20001 and cover database. 2007 IEEE international geoscience and remote sensing symposium, pp. 4117-4119, doi: 10.1109/IGARSS.2007.4423755.
Maiersperger T. K., Scaramuzza P. L., Leigh L., Shrestha S., Gallo K. P., et al. (2013). Characterizing LEDAPS surface reflectance products by comparisons with AERONET, field spectrometer and MODIS data. Remote Sensing of Environment, Vol. 136, Pages 1-13. doi:10.1016/j.rse.2013.04.007.
Mira M., Weiss M., Baret F., Courault D., Hagolle O., et al. (2015). The MODIS (collection V006) BRDF/albedo product MCD43D: Temporal course evaluated over agricultural landscape. Remote Sensing of Environment, Vol. 170, pp. 216-228. doi:10.1016/j.rse.2015.09.021.
Li Z., Zhao X., Kahn R., Mishchenko M., Remer L., et al. (2009). Uncertainties in satellite remote sensing of aerosols and impact on monitoring its long-term trend: a review and perspective. Annales Geophysicae, Vol. 27, Iss. 7, pp. 2755–2770. doi:10.5194/angeo-27-2755-2009.
Coddington O., Schmidt K. S., Pilewskie P., Gore W. J., Bergstrom R. W., et al. (2008). Aircraft measurements of spectral surface albedo and its consistency with ground-based and space-borne observations. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, Vol. 113, Iss. D17, doi:org/10.1029/2008JD010089.
Wendisch M., Muller D., Schell D., Heintzenberg J. (2001). An airborne spectral albedometer with active horizontal stabilization. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, Vol. 18, Iss. 11, pp. 1856-1866. doi: 10.1175/1520-0426(2001)018<1856:AASAWA>2.0.CO;2.
Uto K., Seki H., Saito G., Kosugi Y., Komatsu T. (2016). Development of a Low-Cost Hyperspectral Whiskbroom Imager Using an Optical Fiber Bundle, a Swing Mirror and Compact Spectrometers. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, Vol. 9, No. 9, pp. 3909-3925, doi: 10.1109/JSTARS.2016.2592987.
Van der Hage J. C. H. (1992). Interpretation of Field Measurements Made with a Portable Albedometer. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, Vol. 9, Iss. 4, pp. 420-425. doi: 10.1175/1520-0426(1992)009<0420:IOFMMW>2.0.CO;2.
Boehmler J. M., Loría-Salazar S. M., Stevens C., Long J. D., Watts A. C., Holmes H. A., et al. (2018). Development of a Multispectral Albedometer and Deployment on an Unmanned Aircraft for Evaluating Satellite Retrieved Surface Reflectance over Nevada’s Black Rock Desert. Sensors, Vol. 18, Iss. 10, 3504; doi: 10.3390/s18103504.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Хикмет Гамид оглы Асадов
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
