Аерокосмічні методи досліджень у метеорології і кліматології: Застосування супутникових спостережень для досліджень парникового ефекту

Це практичне заняття спрямоване на розгляд можливості застосування даних супутникового спостереження для вивчення концентрацій парникових газів в атмосфері і оцінки відповідних змін кліматичних показників на регіональному рівні.

Вивчення кліматичних змін базується на загальному уявленні про радіаційний баланс атмосфери. Важливою складовою цього балансу є парниковий ефект, завдяки якому взагалі можливе життя в поточній формі на нашій планеті.

Відкриття і розробка теорії парникового ефекту продовжувалося з 1827 року (з робіт Фур'є) до загальної теорії Арреніуса 1896 р.  

Умовно кажучи, ми маємо справу з явищем поглинання відбитої від поверхні радіації і перевипромінювання її в довгохвильовій частині спектру, для якої атмосфера не є прозорою. Таким чином випромінювання (і відповідна енергія) опиняється в пастці, система нагрівається, що призводить до підвищення температури поверхні планети.

Наразі відомо багато парникових газів (тобто хімічних сполук, які мають властивість перевипромінювати енергію таким чином), для яких розраховано радіаційний вплив і час життя, тобто їхній внесок в парниковий ефект.

Таким чином, оцінка парникового ефекту і його впливу на кліматичні зміни, формально може бути зведеною до задачі оцінки розподілів концентрацій парникових газів в атмосфері. На вирішення цієї задачі і було спрямовано кілька місій протягом останніх років.

Традиційно, ідея полягає у визначенні концентрацій за енергією спектрального відгуку у смузі поглинання відповідного газу.

Метод перерахунку отриманих енергетичних показників в кількісні показники концентрацій базується на тому, що концентрації окремих компонент (наприклад кисню) є добре відомими. Тоді порівняльні концентрації інших компонент можуть бути визначені і розраховані кількісно по відношенню до відомих.

Таим чином отримуються розподіли атмосферних концентрацій парникових газів за даними супутникових спостережень.

Очевидно, що отримані значення мають певні показники точності і достовірності, які визначаються як особливостями системи спостереження, так і системи, яка спостерігається. Ці показники можуть бути оцінені і контрольовані за допомогою наземних калібрувальних вимірювань і аналітичних геостатистичних моделей.

Похибки залежать від методики спостереження, типів приладів, мають регіональну природу: залежать від типів підстильної поверхні і фізико-географічного регіону

Уточнюючи отримані глобальні карти за даними регіональної калібровки, можна отримувати точні карти регіональних і глобальних розподілів концентрацій. 

Це дозволяє уточнювати регіональні дані щодо викидів парникових газів і контролювати вуглецеві квоти, ухвалювати управлінські рішення в галузі розвитку енергетики і екології, розраховувати регіональні показники кліматичних змін, і таким чином, будувати більш адекватні стратегії адаптації по відношенню до кліматичних змін.

Перелік рекомендованої літератури:

1. Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Summary for Policymakers. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). 10th Session of Working Group I of the IPCC, Paris, February 2007
2. Изменения земных систем в Восточной Европе / отв.ред В.И. Лялько. – Киев, 2010. – 582с.
3. Костюченко Ю.В., Білоус Ю.Г., Мовчан Д.М., Копачевський І.М., Ющенко М.В., Артеменко І.Г., Попадюк Л.В. Застосування методів нелінійної просторово-часової регуляризації для аналізу даних метеорологічних спостережень // Космічна наука і технологія, 2013.,- Т. 19., № 5., С. 52–59
4. Лялько В. І., Костюченко Ю. В., Артеменко І. Г., Попадюк Л. М., Федина Р. В., Волошаненко А. С. Aналіз невизначеностей в задачах оцінки кліматичних змін на регіональному рівні за даними супутникових спостережень парникових газів // Космічна наука і технологія. 2013. Т. 19. № 6. С. 18–26, ISSN 1561-8889