Оценка точности восстановления оптических свойств аэрозолей по измерениям солнечной и небесной яркости в рамках Сети роботизированных аэрозольных станций (AERONET)

Проведены исследования чувствительности восстановления оптических свойств аэрозолей по яркости, измеряемой наземными сканирующими радиометрами солнечной и небесной яркости Сети роботизированных аэрозольных станций (AERONET). Основное внимание уделено проверке новой концепции инверсии для одновременного восстановления распределения аэрозольных частиц по размерам, комплексного показателя преломления и альбедо однократного рассеяния по спектральным измерениям прямого и диффузного излучения. Проанализированы возмущения результатов инверсии, обусловленные случайными ошибками, инструментальными смещениями и известными неопределённостями модели атмосферного излучения. В качестве источников ошибок рассмотрены некалиброванность каналов солнечной или небесной яркости, неточное наведение по азимуту при измерениях небесной яркости и неточности учёта отражательной способности поверхности. Исследовано влияние этих ошибок на характеристику трёх типичных оптически различающихся аэрозолей с бимодальными распределениями по размерам: слабопоглощающего водорастворимого аэрозоля, поглощающего аэрозоля от горения биомассы и пустынной пыли. При восстановлении предполагалось, что аэрозольные частицы представляют собой полидисперсные однородные сферы с одинаковым комплексным показателем преломления. Поэтому также исследовалось, как инверсии, основанные на таком предположении, смещают результаты восстановления в случае несферических пылевых аэрозолей и внешних или внутренних смесей сферических частиц с различными показателями преломления. Анализ показывает, что все характеристики аэрозоля — распределение по размерам, комплексный показатель преломления и альбедо однократного рассеяния — могут быть успешно восстановлены при условии, что инверсия включает совместное использование спектральной оптической толщины и небесной яркости, измеренной по всей солнечной альмукантаре, с угловым охватом углов рассеяния до 100° и более. Точность восстановления приемлема для большинства задач дистанционного зондирования даже при наличии достаточно сильных систематических или случайных неопределённостей измерений. Основные ограничения связаны с характеристикой ситуаций с малой оптической толщиной для всех типов аэрозолей,...