Альбедо подстилающей поверхности по данным спектрорадиометра MODIS/Terra Текст научной статьи по специальности «Физика»

A.A. Лагутин, И. А. Шмаков, Ю. А. Никулин, А. П. Жуков, Ал. А. Лагутин, В. В. Синицин УДК 37.21.19; 37.23.31; 89.57.35

A.A. Лагутин, И. А. Шмаков, Ю. А. Никулин, А.

П. Жуков, Ал. А. Лагутин, В. В. Синицин

Альбедо подстилающей поверхности по данным

спектрорадиометра MODIS/Terra

Излагаются подходы и вычислительные технологии, используемые в Центре космического мониторинга Алтайского госуниверситета при оперативном восстановлении двунаправленных коэффициентов спектральной яркости и альбедо подстилающей поверхности по данным 36-канального спектрорадиометра MODIS/Terra. Информационной основой реализованной технологии являются передаваемый в режиме прямого вешания с платформы Terra и принимаемый наземной станцией Центра «сырой поток» MODIS. Представлены впервые полученные ежедневные данные по альбедо для зоны Алтайского края.

1. Введение

Уточнение знаний о динамике поведения Земли как системы, вычленение и оценка основных факторов — естественных и антропогенных, определяющих ее современное состояние, а также прогнозирование характеристик системы на различные сроки в различных регионах в настоящее время возможно лишь при использовании результатов моделирования в рамках глобальных и региональных климатических моделей. Однако, для старта этих моделей требуются данные по «критическим» параметрам каждой оболочки Земли с необходимым пространственным и временным разрешением.

В перечне этих «критических» параметров ключевое место, как известно, занимает альбедо подстилающей поверхности — количественная характеристика, описывающая перераспределение излучения при его взаимодействии с подстилающей поверхностью (ПП). От того, какая часть падающего потока солнечного излучения (прямого и диффузного) поглощается подстилающей поверхностью, а какая — отражается, в значительной мере зависит дальнейшее поведение климатической системы.

Сегодня считается, что, например, для глобальных моделей общей циркуляции атмосферы необходимо ежемесячное обновление данных, причем абсолютная точность определения коротковолнового альбедо должна быть ±0,02 [1]. Для региональных моделей требуется, естественно, иметь оценку альбедо на момент старта. При ежеднев-

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Федерального агентства по образованию, программы СО РАН «Информационно-телекоммуникационные ресурсы СО РАН» и междисциплинарной программы СО РАН 4.5.2. «Разработка научных основ распределенной информационно-аналитической системы на основе ГИС и Веб-технологий для междисциплинарных исследований».

ном старте модели эти данные также должны обновляться на ежедневной основе.

Подобная ситуация наблюдается и при восстановлении аэрозольной оптической толщины (АОТ) атмосферы по спутниковым данным. В принятом подходе используются сферическое альбедо и двунаправленный коэффициент спектральной яркости (ДКСЯ) ПГ1 для состоявшейся геометрии съемки в момент ее проведения. В этом случае также необходимы оперативные ежедневные данные по спектрально-угловым характеристикам отраженного излучения. Требования к точности оценки ДКСЯ в этой задаче ±0,01 [2].

Понятно, что необходимый для глобальных и региональных моделей режим обновления данных может быть обеспечен только с использованием спектрорадиометров, вынесенных на космические платформы. Однако, для решения поставленной задачи потребовалось дальнейшее развитие методов восстановления характеристик ПП из космоса, что повлияло, в свою очередь, на требования, предъявляемые к спутниковым приборам.

Основная проблема космического мониторинга Г1П состоит в том, что сигналы, измеренные прибором космического базирования, не могут быть сразу использованы для восстановления КСЯ ПП. Причиной является как изменение атмосферой сформированного объектом ПП сигнала при его распространении по трассе "ПП -спутник" и влияние атмосферы на угловое распределение поступающего на этот объект солнечного излучения, так и вклад в показание прибора соседних объектов через многократное рассеяние отраженного излучения — так называемый боковой подсвет [3].

Процедуру исключения из показаний спутникового детектора вклада атмосферных процессов принято называть атмосферной коррекцией. По-

лучаемые после коррекции данные как бы соответствуют условиям съёмки подстилающей поверхности спутниковым прибором, когда между прибором и поверхностью нет атмосферы. Именно такие, откорректированные на атмосферные эффекты, данные спутникового прибора требуются для решения задач восстановления характеристик ПП.

Ключевым элементом процедуры коррекции данных MOD1S в рассматриваемом приближении для пикселей, свободных от облачности, является определение АОТ и общего количества водяного пара(Н20) — основных быстро меняющихся компонентов атмосферы. Это обусловлено не только большим вкладом аэрозоля и водяного пара в показания каналов MODIS в видимом и ближнем ИК-диапазонах, но и отсутствием других оперативных данных, которые могли бы быть использованы при коррекции на «пиксельном» уровне. В реализованном в настоящее время операционном коде коррекции [4] АОТ и Н20 восстанавливаются для каждого пикселя с разрешением 1 км в надире по полученным в процессе съемки интен-сивностям MODIS. На этом этапе коррекции также используются справочные таблицы, построенные для различных типов аэрозолей и геометрий наблюдения с использованием кода 6S [5].

С выводом на полярную солнечно-синхронную орбиту спутника Terra/NASA в декабре 1999 со спектрорадиометром MODIS (MODerate resolution Imaging Spectroradiometer) на борту в рамках программы EOS (Earth Observing System)/NASA [6] с каналами, согласованными с предварительно разработанными алгоритмами восстановления ключевых элементов системы «атмосфера + подстилающая поверхность Земли», появилась возможность операционного восстановления характеристик ПП. 36 каналов MODIS покрывают диапазон спектра электромагнитного излучения от ~ 0,42 до 14,24 мкм [6]. По данным 20 каналов строится маска облачности [7]. Пять каналов MODIS (2, 5, 17-19) из ближнего ИК-диапазона используются для определения общего количества водяного пара в атмосфере в зонах, свободных от облачности [8]. Каналы I, 3, 7 являются ключевыми при построении оценки АОТ [2, 9].

Эти уникальные возможности MODIS позволили впервые осуществлять атмосферную коррекцию в операционном режиме [4], проводить восстановление двунаправленных коэффициентов спектральной яркости (ДКСЯ) и альбедо подстилающей поверхности (ПП) с разрешением 1 км за 16-дневный период, решать другие задачи, принципиальные для понимания функционирова-

ния «системы Земля». Восстановления ДКСЯ и альбедо проводится в предназначенных для этого первых семи каналах М0015 с центрами на длинах волн 647 нм (канал 1), 858 нм (канал 2), 470 нм (канал 3), 555 нм (канал 4), 1240 нм (канал 5), 1640 нм (канал 6), 2130 нм (канал 7), а также в видимом (А = 0,3-0,7 мкм), ближнем инфракрасном (А = 0,7-5,0 мкм) и во всем коротковолновом (А — 0,3-5,0 мкм) диапазонах длин волн [10].

В данной статье излагаются подходы и вычислительные технологии, используемые в Центре космического мониторинга Алтайского госуниверситета при восстановлении характеристик ПП. Показывается, что через измерение основных параметров атмосферы, включая АОТ и общее количество водяного пара, последующего осуществления атмосферной коррекции в приближении [4], когда из показаний МОО!5 исключается вклад атмосферных процессов, сегодня возможно получение оперативных данных о ДКСЯ и альбедо ПП. В работе представлены также впервые полученные ежедневные данные по а-льбедо для зоны Алтайского края. «Сырой» поток М001$, являющийся информационной основой представленных в работе результатов, принимался станцией ЕОСкан в Е>арнауле (53°21' СШ, 83°47' ВД) в режиме реального времени.

2. Коэффициент спектральной яркости ПП

Интенсивность солнечного излучения ¿(А, 9, &,<р) [Вт/(м2 ■ ср • мкм)], регистрируемая спектрорадиометром спутника на верхней границе атмосферы в случае ламбертовой подстилающей поверхности, может быть представлена в виде (см., например, [11, 12])

ц А,М,<Л> =

ГЧМз, А) • А) • ^р(А) • • д,(А, в, д, <р)

(О

Здесь ¿о(А, 9, есть вклад в показание спек-трорадиометра, обусловленный отражением солнечного излучения от полубесконечной атмосферы, Т1((Лх, А), Тт(/^,А) — функции пропускания атмосферы излучения с длиной волны А на участках «Солнце - поверхность Земли» и «поверхность Земли - спектрорадиометр спутника», соответственно, Ец(Х)^/п — интенсивность солнечного излучения, падающая на верхнюю границу атмосферы, 9,$,<р) — КСЯ ПП, когда атмосфера над поверхностью отсутствует, в(А) — сферическое альбедо атмосферы в случае, когда

изотропное излучение входит в атмосферу через ее нижнюю границу. В записанных выше функциях 9 есть зенитный угол Солнца {fxs = eos в), i? — зенитный угол спутника (/= cosí?), у — азимутальный угол спутника относительно Солнца. Поскольку MODIS проводит измерение интенсивности солнечного излучения, падающего на верхнюю границу атмосферы, то в (1) удобно перейти к безразмерным величинам

р(А,М,<р)

£(А,М,у>) Lo(A,M,¥>)

р0(А ,М,<р) = „ . • ^оМв/т

Тогда для КСЯ системы «атмосфера + подстилающая поверхность Земли» р получаем следующее уравнение:

+

1-р8(А, М,<р)- s(A)

(2)

Хотя это уравнение справедливо лишь для однородной ламбертовой поверхности, на данном этапе ежедневного глобального мониторинга характеристик поверхности суши с использованием данных MODIS в рамках программы EOS оно положено в основу операционного алгоритма восстановления КСЯ ПП [4]. Из (3) видно, что по измеренным MODIS для свободного от облачности пикселя $(,¥>/) в канале Л = ДА КСЯ системы «атмосфера + подстилающая поверхность Земли» p(A,9i, i?[,ip¡) можно получить приближенную оценку рв(Л, 6i,<pt), если известны р0, Г*, Г* и s(A).

Ослабление солнечного излучения на трассе «Солнце - поверхность Земли - спутник» в оптическом и ближнем ИК-диапазонах обусловлено, главным образом, тремя процессами: молекулярным рассеянием, поглощением водяным паром, озоном, кислородом и другими газовыми компонентами атмосферы, аэрозольным рассеянием и поглощением. При заданных для рассматриваемого пикселя сцены ПП углах освещения и наблюдения, ослабление излучения вследствие молекулярного рассеяния и поглощения газовыми компонентами (02, С02, Оз, Н20) в первых семи каналах MODIS, в которые не попадают основные линии поглощения этих газов, может быть определено с использованием предварительно созданных справочных таблиц и метеорологических данных NCEP.

Ключевым элементом процедуры коррекции данных MODIS в рассматриваемом приближении является определение АОТ. Это обусловле-

но не только большим вкладом аэрозоля в показания каналов MODIS в видимом и ближнем ИК-диапазонах, но и отсутствием других оперативных данных по АОТ, которые могли бы быть использованы при коррекции. В реализованном в настоящее время операционном коде коррекции [4] АОТ восстанавливается для каждого пикселя с разрешением 1 км в надире по полученным в процессе съемки интенсивностям MODIS. На этом этапе коррекции также используются справочные таблицы, построенные для различных типов аэрозолей и геометрий наблюдения с использованием кода 6S [5].

Результатом многоэтапной обработки данных MODIS при проведении атмосферной коррекции, включая поиск очагов пожаров, оценку АОТ дымовых шлейфов и учет их влияния на показание прибора, являются КСЯ ПП в первых семи каналах.

3. ДКСЯ и альбедо ПП по данным MODIS

Период повторения орбит спутника Terra составляет 16 дней. В каждый 16-дневный цикл некоторая зона поверхности Земли наблюдается MODIS при различных углах (0,i9,<p). В силу этого, откорректированные на атмосферные эффекты данные MOD1S в каждом цикле наблюдений могут быть использованы для восстановления усредненных ДКСЯ и последующего определения альбедо ПП по алгоритму [13].

Процедура восстановления базируется на утверждении, что линейная комбинация индикатрисы оптико-геометрической модели Кгео и расчетные данные в рамках теории переноса КТП, дополняющие друг друга в описании прохождения квантов солнечного излучения через однородные и неоднородные растительные покровы, позволяют удовлетворительно моделировать ДКСЯ ПП (см., например, [10, 13-16] и приведенные в них ссылки).

В операционном алгоритме для MODIS [13] ДКСЯ ПП представляется в виде

71 = 3 fc=i

= МА)Кто + f2(A.)KTn{9,ti,<p)+

+ /з(Л)Кгео(М,<р), (3)

где А"из<) = 1 — индикатриса изотропного рассеивания,

к = íüZllil cos£ + sin£ _ 1 (4)

cos в + cosí? 4 '

^гео = 0(9, ti, <р) - sec 9 — sec?9-f

+ -(1 + cos Osee 9 sec ti, (5) ¿j

O — max 0, — (í — sin icosí)(secв + sect?)

7Г

cos t

L . fVDZ + itgetgtisinct))2

= max I 0, min I 2—-v * . , 1

\ I sec 9 + sec ti

2

ад* = 2 J ddan¿ (в) sin в eos в. о

Реальное спектральное альбедо а\(9) подстилающей поверхности представляет собой суперпозицию [11, 13]

аА(9) = [1 - S(9,n))a%(e) + S(0,TX)af,

где S(9,T\) — доля диффузионного излучения в падающем на ПП потоке, которая определяется, в основном, оптической толщиной атмосферы т\.

D = max ^0, у tg2 в + tg2 ti - 2 tg 9 tg ó' cos ф j ,

cos £ = cos 9 cos ti + sin 9 sin ti cos ф.

Коэффициенты разложения Д(Л) в (5) являются параметрами, которые необходимо определить по результатам спутниковых наблюдений. Если ps(A, tii, if i), I ~ 1,... ,тп — КСЯ ПП, полученные по результатам m спутниковых измерений в течение 16-дневного цикла, то, минимизируя значение квадратичной ошибки

2 ел

m £

(л,(А,6i,tii,ipi) - i?b(A, 9i,tii,4>i)))2

/=i

w л,г

(6)

нетрудно определить Д-(Л). В выражении (6) й = т — 3 — число степеней свободы, адд— вес, присвоенный измерению ра{А, в^ ди <рг).

Получаемая после минимизации система линейных алгебраических уравнений относительно коэффициентов Д

Е (£ тг^.« ! л- Е А(л, в,

(7)

Кк,1-Кк{в1,'&1,(р1),к = 1,2,3, приводит к решению

i=i i \¡=i

гул,/

j=i

, (8)

где

E

К к,I

К,

i,i

— обратная матрица систе-

мы (7).

После определения Д и восстановления ДКСЯ ПП по (5)-(5), можно вычислить плоское а™(9) и сферическое асУ альбедо:

пл

ал

(9) = J dtp J dtips(A,e,ti,4>) sin ti cos ti, о о

4. Технологии вычислений

Основой программных комплексов, использованных в данной работе при восстановлении характеристик ПП по данным MODIS, являются базовые алгоритмы [17]. Они получены Центром космического мониторинга Алтайского госуниверситета из лаборатории DRL (Direct Readout Lab, GSFC/NASA) под лицензией, допускающей их изучение, использование, изменение, а также передачу измененных программ другим пользователям. Базовые алгоритмы сгруппированы в РОЕ (Product Generation Executable), каждый из которых содержит исходные тексты программ, справочные таблицы, обзор кода, описание требуемых входных и получаемых выходных файлов, а также краткое руководство по сборке и запуску. PGE, являющиеся копией операционных комплексов для MOD1S, предназначены для работы в составе обрабатывающего «дерева», вследствие чего запуск последующих PGE возможен лишь при наличии результатов работы предыдущих. Сборка и установка PGE на конкретной платформе, комплектование их входными и вспомогательными файлами, установка параметров обработки входит в обязанности пользователя.

Последовательность обработки данных MODIS при проведении атмосферной коррекции, восстановлении ДКСЯ и альбедо представлена на рис. 1-2. Указанные на этих рисунках продукты вычислялись последовательно с использованием вычислительных комплексов IMAPP [18] и PGE 03, 11-13, 22, 23 четвертой версии [17].

5. Результаты

Последовательное применение семи вычислительных комплексов позволяет восстанавливать КСЯ ПП для каждого пикселя сцен за 16-дневный период, и, затем, усредненные за этот период ДКСЯ, плоское и сферическое альбедо ПП с разрешением 1 км в первых семи каналах MODIS, а также в видимом (А = 0,3-0,7 мкм),

л

i

«

ш

о а

Жяш

И®Ш

вябвдаядаЩИШ

.....

1

ЩШтт

д

(VI

ь

I ф

со

о £

Ш5 ш№(

■ш

«Сырой» поток МО013,

принимаемый в региональном центре

MODOI Уровень-1А |

Мнрй

МЯНШ

MOD02

Калиброванные интенсивности L1

Шж

ÉH

MOD03

Данные геолокации

_

■

тшт ¡■¡¡llt

¡¡■i

I

MOD02

!Г

МОООЗ

MOD35 MOD07

1 Параметры атмосферы

i Маска облачности

I

i

MGD09

кся,

откорректированные на атмосферные эффекты

Рис.Т. Последовательность обработки данных М001Б при проведении атмосферной коррекции

: 9.

I!

шш

Ж

о

см

- i .

л

X а ш ' О;

.. а >

M0DG9 (L.2)

КСЯ, откорректированные на атмосферные эффекты

I . Í

MOD09G (L2G)

КСЯ подстилающей поверхности на 1.3-ячейке

МОООЗ (L2)

Данные геолокации

i

МОООЗО (120)

Углы освещения и наблюдения

шг

Шш

И»!

О

MOD_BRDFDB1 (L3)

вспомогательная база ДКСЯ

M0D_AGG (L3)

1-км агрегированные КСЯ подстилающей поверхности

16 дней

'i,

M0D43

ДКСЯ Альбедо

жт

illllillil

311ШШШ1

¡Щ®" i

ISislii®

MOD43B1 (L3)

Полузмпирическое ДКСЯ/Альбедо 1км, 16 дней

MOD43B2 (L3)

Эмпирическое ДКСЯ/Альбедо 1км, 15 дней

MOD43B3 (L3)

Альбедо 1км,16 дней

MOD43B4 ЦЗ) I

КСЯ, приведенные к надирной геометрии 1км, 16 дней I'

Рис. 2. Последовательность обработки откорректированных на атмосферные эффекты данных М001Б при восстановлении ДКСЯ и альбедо

Рис. 3. КСЯ, приведенные к надирной геометрии наблюдения. Каналы 1, 4, 3 MODIS

ближнем инфракрасном (Л = 0,7-5,0 мкм) и во всем коротковолновом (Л = 0,3-5,0 мкм) диапазонах длин волн. На рис. З-б и в таблице 1, в качестве примера, показаны для 16-дневного периода (11 июня-26 июня 2006 г.) КСЯ зоны 54°-57° СШ, 7б°-84° ВД, приведенные к надирной геометрии наблюдения при среднем для каждого пикселя угле освещения, а также плоское альбедо для коротковолнового диапазона 0,3-5,0 мкм. В таблицах 2 и 3 приведены впервые полученные авторами ежедневные данные по среднему значению и стандартному отклонению коротковолнового плоского альбедо для зоны Алтайского края.

6. Заключение

Изучение влияния изменяющегося климата и антропогенных факторов на ПП являются сегодня одной из важных задач наук о Земле. ДКСЯ и альбедо ПП, характеризующие перераспределение энергии солнечного излучения при его взаимодействии с ПП, являются критическими параметрами для этой проблемы.

Удовлетворение требований по ежемесячному режиму обновления данных по коротковолновому альбедо и по ее абсолютной точности [1] стимулировало развитие не только приборной базы

исследования ПП из космоса, но и алгоритмов восстановления характеристик ПП [13]. С выводом на орбиту на платформах Terra и Aqua 36-канального спектрорадиометра MODIS у исследователей появилась возможность ежедневного мониторинга ПП. Дополнение режима прямого вещания (Direct Broadcast) данных MODIS режимом свободного получения данных (Direct Readout), включая их получение с использованием базовых алгоритмов, позволило Центру космического мониторинга Алтайского госуниверситета в 2002 г. начать мониторинговые наблюдения ряда критических параметров системы «атмосфера + подстилающая поверхность Земли» Сибирского региона.

В данной работе представлены подходы и вычислительные технологии, используемые в Центре космического мониторинга при восстановлении характеристик ПП. Показывается, что через измерение основных параметров атмосферы, включая АОТ и общее количество водяного пара, последующего осуществления атмосферной коррекции в приближении [4], когда из показаний MODIS исключается вклад атмосферных процессов, сегодня возможно получение оперативных данных о ПГ1.

Рис. 4. Изменение плоского альбедо с долготой на широте г. Новосибирска для 16-дневного периода (11 июня-26 июня 2006 г.). Приведены данные для каналов 2, 5, 6, 7, а также для ближнего инфракрасного (БИКР) и всего коротковолнового (КВ) диапазонов. Цифры в нижней части рисунка указывают код ПП согласно данным МСЮ12(31 [19] (см. табл. 1). Линия показывает положение г. Новосибирска

Рис. 5. Изменение плоского альбедо с долготой на широте г. Новосибирска для 16-дневного периода (11 июня — 26 июня 2006 г.). Приведены данные для каналов 1, 3, 4, а также для видимого (Вид) и всего коротковолнового (КВ) диапазонов. Цифры в нижней части рисунка указывают код ПП согласно данным М0012С}1 [19] (см. 1). Линия показывает положение г. Новосибирска

Рис. 6. Плоское альбедо для 16-дневного периода (11 июня — 26 июня 2006 г.) для коротковолнового диапазона 0,3-5,0 мкм. Характерная деталь справа — Обское водохранилище

Таблица 1

Сопоставление данных по плоскому коротковолновому альбедо, полученных в настоящей работе для периода 11 июня — 26 июня 2006 г., с операционными данными NASA [19] для периода 10 июня — 25 июня 2006 г. для ПП в районе Новосибирска. Коды и типы ПП приведены согласно данным MOD12Q1 [19]

Код ПП Тип ПП Альбедо Настоящая Данные работа NASA Количество пикселов

0 водные объекты 0,041 0,043 1381

1 вечнозеленые хвойные леса 0,094 0,091 194

3 листопадные хвойные леса 0,125 0,125 143

5 смешанные леса 0,132 0,133 5308

7 кустарник 0,110 0,109 266

8 лесные саванны 0,137 0,137 3004

9 саванны 0,124 0,123 29

10 луга 0,119 0,118 88

11 постоянно влажные земли 0,090 0,087 5

12 посевы 0,136 0,136 25115

13 городские и застроенные земли 0,125 0,120 413

14 посевы и природная растительность 0,146 0,145 910

16 пустоши 0,106 0,105 8

Таблица 2

Среднее коротковолновое плоское альбедо для среднего угла Солнца и различных типов поверхности (согласно МОЕ»12Ш, классификация №1). Данные на август 2006 г. для зоны

Алтайского края

0 1 2 3 4 5 6 7 8

пикселов 12883 8859 21 1100 531 103513 19 8235 29999

NASA 13844 13153 31 1335 719 135621 20 9774 35231

1 Авг 0,080 0,096 0,125 0,126 0 144 0,129 0,118 0,135 0,131

2 Авг 0,080 0,096 0,127 0,126 0 143 0,128 0,118 0,135 0,131

3 Авг 0,080 0,095 0,126 0,126 0 142. 0,128 0,117 0,135 0,130

4 Авг 0,081 0,094 0,127 0,125 0 141 0,127 0,114 0,135 0,130

5 Авг 0,082 0,094 0,127 0,125 0 141 0,127 0,116 0,135 0,130

6 Авг 0,082 0,094 0,127 0,125 0 141 0,127 0,116 0,135 0,130

7 Авг 0,082 0,094 0,125 0,125 0 141 0,127 0,119 0,135 0,130

8 Авг 0,081 0,093 0,125 0,125 0 141 0,126 0,119 0,134 0,129

9 Авг 0,081 0,093 0,126 0,125 0 141 0,126 0,120 0,135 0,129

10 Авг 0,081 0,093 0,126 0,125 0 141 0,126 0,120 0,135 0,130

И Авг 0,080 0,094 0,126 0,125 0 141 0,126 0,119 0,134 0,129

12 Авг 0,079 0,093 0,125 0,125 0 141 0,126 0,119 0,134 0,129

13 Abi- 0,080 0,091 0,124 0,123 0 139 0,124 0,118 0,133 0,128

NASA 0,077 0,085 0,128 0,114 0 131 0,114 0,113 0,126 0,119

14 Авг 0,080 0,091 0,127 0,123 0 139 0,124 0,118 0,133 0,128

15 Авг 0,079 0,092 0,127 0,123 0 139 0,124 0,119 0,132 0,128

16 Авг 0,079 0,091 0,128 0,123 0 139 0,124 0,118 0,133 0,128

17 Авг 0,078 0,090 0,128 0,122 0 138 0,122 0,114 0,132 0,127

18 Авг 0,078 0,090 0,126 0,122 0 137 0,122 0,113 0,132 0,127

19 Авг 0,077 0,089 0,125 0,119 0 137 0,119 0,114 0,131 0,125

20 Авг 0,076 0,088 0,124 0,118 0 137 0,117 0,112 0,129 0,123

21 Авг 0,076 0,089 0,124 0,118 0 137 0,118 0,114 0,129 0,124

22 Авг 0,077 0,089 0,124 0,118 0 137 0,118 0,114 0,129 0,124

23 Авг 0,077 0,089 0,123 0,118 0 136 0,118 0,112 0,129 0,124

24 Авг 0,078 0,090 0,123 0,118 0 135 0,118 0,113 0,129 0,124

25 Авг 0,078 0,090 0,123 0,118 0 135 0,117 0,113 0,129 0,123

26 Авг 0,078 0,090 0,123 0,118 0 135 0,118 0,113 0,129 0,123

27 Авг 0,078 0,090 0,123 0,118 0 135 0,117 0,114 0,128 0,123

28 Авг 0,078 0,090 0,124 0,117 0 134 0,118 0,112 0,128 0,123

29 Авг 0,078 0,090 0,123 0,118 0 134 0,118 0,113 0,128 0,123

NASA 0,081 0,083 0,126 0,109 0 126 0,108 0,112 0,125 0,116

30 Авг 0,078 0,090 0,122 0,118 0 133 0,118 0,114 0,128 0,123

31 Авг 0,078 0,091 0,122 0,118 0 133 0,118 0,113 0,128 0,123

' Продолжение таблицы 2

9 10 11 12 13 14 15 16

пикселов 944 147398 72 371902 2776 5542 2 752

ЫА5А 1096 150041 84 395051 2955 6494 2 807

1 Авг 0,139 0,139 0,127 0,148 0,127 0,159 0 170 0,137

2 Авг 0,138 0,139 0,127 0,148 0,126 0,158 0 170 0,139

3 Авг 0,139 0,139 0,128 0,148 0,126 0,158 0 170 0,140

4 Авг 0,139 0,139 0,128 0,148 0,126 0,158 0 169 0,141

5 Авг 0,139 0,139 0,128 0,148 0,126 0,157 0 158 0,142

6 Авг 0,139 0,139 0,127 0,148 0,126 0,157 0 158 0,144

7 Авг 0,139 0,139 0,127 0,148 0,126 0,157 0 158 0,145

8 Авг 0,139 0,139 0,127 0,147 0,126 0,157 0 158 0,144

9 Авг 0,139 0,139 0,127 0,147 0,126 0,157 0 158 0,145

10 Авг 0,139 0,139 0,127 0,147 0,126 0,157 0 158 0,144

11 Авг 0,138 0,139 0,126 0,147 0,126 0,157 0 168 0,145

12 Авг 0,138 0,139 0,126 0,147 0,126 0,157 0 168 0,147

13 Авг 0,138 0,140 0,125 0,147 0,126 0,156 0 167 0,148

ЫАЭА 0,131 0,140 0,122 0,143 0,117 0,147 0 150 0,148

14 Авг 0,138 0,140 0,125 0,147 0,126 0,155 0 168 0,147

15 Авг 0,138 0,140 0,125 0,147 0,126 0,155 0 150 0,147

16 Авг 0,138 0,140 0,126 0,147 0,126 0,155 0 165 0,147

17 Авг 0,137 0,139 0,124 0,146 0,125 0,154 0 167 0,146

18 Авг 0,137 0,139 0,124 0,146 0,125 0,154 0 165 0,147

19 Авг 0,136 0,141 0,122 0,145 0,122 0,152 0 174 0,150

20 Авг 0,134 0,141 0,120 0,144 0,121 0,151 0 176 0,149

21 Авг 0,134 0,141 0,121 0,144 0,121 0,150 0 173 0,149

22 Авг 0,134 0,141 0,122 0,144 0,121 0,150 0 173 0,149

23 Авг 0,134 0,142 0,121 0,144 0,121 0,150 0 165 0,149

24 Авг 0,134 0,142 0,122 0,144 0,121 0,151 0 166 0,149

25 Авг 0,133 0,141 0,122 0,143 0,121 0,150 0 165 0,148

26 Авг 0,133 0,141 0,121 0,143 0,121 0,150 0 165 0,148

27 Авг 0,132 0,142 0,120 0,143 0,121 0,149 0 163 0,148

28 Авг 0,132 0,141 0,120 0,143 0,120 0,149 0 162 0,148

29 Авг 0,132 0,142 0,119 0,143 0,120 0,150 0 162 0,148

ЫАБА 0,129 0,149 0,121 0,146 0,114 0,143 0 145 0,175

30 Авг 0,132 0,142 0,119 0,143 0,120 0,150 0 162 0,148

31 Авг 0,132 0,142 0,120 0,143 0,120 0,150 0 164 0,148

Таблица 3

Стандартное отклонение коротковолнового плоского альбедо для среднего угла Солнца и различных типов поверхности (согласно МСЮ12Си, классификация №1). Данные на август

2006 г. для зоны Алтайского края.

0 1 2 3 4 5 6 7 8

пикселов 12883 8859 21 1100 531 103513 19 8235 29999

NASA 13844 13153 31 1335 719 135621 20 9774 35231

1 Авг 0,051 0,016 0,034 0,023 0,026 0,018 0,027 0,031 0,026

2 Авг 0,051 0,015 0,032 0,023 0,025 0,018 0,028 0,031 0,025

3 Авг 0,051 0,015 0,032 0,023 0,025 0,018 0,027 0,031 0,025

4 Авг 0,050 0,014 0,031 0,022 0,025 0,017 0,031 0,030 0,025

5 Авг 0,051 0,014 0,031 0,023 0,025 0,017 0,030 0,030 0,025

6 Авг 0,051 0,014 0,031 0,023 0,025 0,018 0,029 0,030 0,025

7 Авг 0,051 0,014 0,031 0,023 0,025 0,018 0,026 0,030 0,025

8 Авг 0,051 0,014 0,031 0,023 0,025 0,018 0,027 0,031 0,026

9 Авг 0,052 0,014 0,030 0,023 0,025 0,018 0,027 0,031 0,026

10 Авг 0,052 0,014 0,030 0,023 0,025 0,018 0,027 0,031 0,026

11 Авг 0,052 0,014 0,029 0,023 0,025 0,018 0,028 0,031 0,026

12 Авг 0,052 0,015 0,031 0,023 0,025 0,018 0,028 0,031 0,026

13 Авг 0,052 0,014 0,031 0,022 0,024 0,018 0,028 0,030 0,025

NASA 0,052 0,011 0,024 0,020 0,019 0,016 0,025 0,026 0,023

14 Авг 0,052 0,014 0,030 0,023 0,024 0,018 0,027 0,030 0,025

15 Авг 0,052 0,016 0,030 0,024 0,025 0,019 0,027 0,030 0,025

16 Авг 0,053 0,015 0,032 0,023 0,025 0,019 0,028 0,030 0,026

17 Авг 0,052 0,015 0,029 0,024 0,025 0,020 0,027 0,030 0,026

18 Авг 0,053 0,015 0,029 0,024 0,025 0,020 0,026 0,030 0,026

19 Авг 0,052 0,016 0,027 0,022 0,025 0,019 0,026 0,030 0,024

20 Авг 0,052 0,016 0,027 0,022 0,027 0,019 0,027 0,030 0,024

21 Авг 0,053 0,015 0,027 0,021 0,026 0,018 0,026 0,029 0,023

22 Авг 0,053 0,014 0,027 0,021 0,025 0,018 0,026 0,028 0,023

23 Авг 0,053 0,014 0,027 0,021 0,024 0,018 0,028 0,028 0,023

24 Авг 0,052 0,014 0,026 0,021 0,023 0,018 0,026 0,028 0,023

25 Авг 0,051 0,014 0,026 0,021 0,023 0,018 0,025 0,028 0,023

26 Авг 0,051 0,013 0,026 0,021 0,023 0,018 0,025 0,028 0,022

27 Авг 0,051 0,013 0,026 0,021 0,022 0,018 0,025 0,028 0,022

28 Авг 0,051 0,013 0,024 0,021 0,021 0,017 0,026 0,027 0,022

29 Авг 0,052 0,014 0,024 0,021 0,021 0,018 0,025 0,028 0,023

NASA 0,059 0,012 0,024 0,020 0,018 0,016 0,026 0,029 0,022

30 Авг 0,052 0,014 0,026 0,021 0,022 0,019 0,026 0,028 0,023

31 Авг 0,051 0,014 0,026 0,022 0,022 0,019 0,026 0,028 0,023

Продолжение таблицы 3

10

II

12

13

14

15

16

пикселов NASA

944 147398

72 371902 2776 5542

752

1096 150041

84 395051 2955 6494

807

1 Авг

2 Авг

3 Авг

4 Авг

5 Авг

6 Авг

7 Авг

8 Авг

9 Авг

10 Авг

11 Авг

12 Авг

13 Авг

NASA

14 Авг

15 Авг

16 Авг

17 Авг

18 Авг

19 Авг

20 Авг

21 Авг

22 Авг

23 Авг

24 Авг

25 Авг

26 Авг

27 Авг

28 Авг

29 Авг

NASA

30 Авг

31 Авг

0,020 0,020 0,019 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020

0,018 0,020 0,022 0,023 0,021 0,021 0,020 0,021 0,020 0,020 0,019 0,019 0,018 0,018 0,017 0,017 0,018

0,018 0,018 0,018

0,014 0,014 0,013 0,013 0,013 0,013 0,013 0,014 0,013 0,013 0,014 0,013 0,013

0,014 0,013 0,013 0,013 0,013 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014

0,017 0,014 0,014

0,031 0,031 0,030 0,030 0,030 0,030 0,030 0,031 0,030 0,031 0,031 0,031 0,031

0,026 0,031 0,031 0,031 0,030 0,031 0,030 0,032 0,030 0,030 0,030 0,029 0,029 0,028 0,027 0,027 0,027

0,025 0,027 0,027

0,017 0,017 0,017 0,016 0,016 0,016 0,016 0,017 0,017 0.017 0,017 0,016 0,016

0,014 0,016 0,016 0,016 0,016 0,017 0,018 0,017 0,016 0,016 0,016 0,016 0,016 0,015 0,015 0,015 0,015

0,015 0,016 0,016

0,020 0,019 0,019 0,019 0,019 0,019 0,019 0,019 0,019 0,020 0,020 0,019 0,019

0,018 0,020 0,020 0,020 0,020 0,021 0,021 0,021 0,019 0,019 0,019 0,019 0,019 0,019 0,019 0,019 0,019

0,018 0,019 0,019

0,015 0,015 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,015 0,014

0,012 0,014 0,015 0,015 0,016 0,017 0,016 0,017 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,014 0,014 0,014 0,015

0,012 0,016 0,016

0.004 0,004 0,004 0,006 0,021 0,021 0,021 0,021 0,021 0,021 0,007 0,007 0,007

0,005 0,008 0,034 0,013 0,016 0,013 0,001 0,001 0,003 0,004 0,007 0,006 0,007 0,007 0,010 0,007 0,007

0,014 0,007 0,004

0,046 0,047 0,046 0,046 0,047 0,048 0,049 0,049 0,049 0,049 0,049 0,051 0,052

0,057 0,051 0,052 0,052 0,052 0,052 0,056 0,055 0,055 0,054 0,054 0,054 0,054 0,054 0,054 0,054 0,054

0,077 0,054 0,055

Авторы выражают благодарность сотрудникам лаборатории DRL (Direct Readout Lab, GSFC/NASA) за передачу базовых алгоритмов PGE 03, 11-13, 22, 23. Продукт MODÍ2Q1 и данные по альбедо (MOD43, ячейка (22,3)) для пе-

риода 10 июня-25 июня 2006 г., использованные авторами при сопоставлениях, представлены Центром активных распределенных архивов (ОААС) [19].

Список литературы

1. Sellers P. I, Meeson В. W., Hall F. G„ As-rar G., Murphy R. E., et al. Remote sensing of the land surface for studies of global change: models — algorithms — experiments // Remote Sens. Environ. - 1995. - 51. - Pp. 3-26.

2. Kaufman Y.J., TanreD., Remer L. A., Vermote E. F., Chu A., Holben B. N. Operational remote sensing of tropospheric aerosol over-land from EOS moderate resolution imaging spec-troradiometer // J. Geophys. Res. — 1997. — 102, № DI4. - Pp. 17051-17067.

3. Зуев В. E., Белов В. В., Веретенников В. В. Теория систем в оптике дисперсных сред. — Томск: Изд-во «Спектр» Института оптики атмосферы СО РАН, 1997. - 402 с.

4. Vermote Е. F., Saleous N. S. EL., Justice С. О. Atmospheric correction of MODIS data in the visible to middle infrared: first results // Remote Sens. Environ. - 2002. - 83. - Pp. 97-111.

5. Vermote E. F., Tanre D., Deuze J. L., Herman M., Morcrette J. J. Second simulation of the satellite signal in the solar spectrum: An overview // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. - 1997. - 35. - Pp. 675-686.

6. Salomonson V. V., Barnes W. L., Maymon P. W., Montgomery H. E„ Ostrov H. MODIS: Advanced facility instrument for studies of the Earth as a system // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. - 1989. - 27, № 2. - Pp. 145-153.

7. Ackerman S. A., Strabala К. I., Menzel W.P., Frey R. A., Moeller С. C., Gumley L. E. Discriminating clear sky from cloud with MODIS // /. Geophys. Res. - 1998. - 103, № D24. - Pp. 32141-32157.

8. Gao B.-C., Kaufman Y. J. Remote sensing of water vapor in the near IR from EOS/MODIS // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. - 1992. - 30. - Pp. 871-884.

9. Chu D. A., Kaufman Y. J., Zibordi G., Chern J. D., Mao J., Li Ch., Holben B. N. Global monitoring of air pollution over land from Earth Observing System — Terra Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) // J.

Geophys. Res. - 2003. - 108, № D21. -Pp. ACH 4-1 to ACH 4-18.

10. Schaaf С. В., Gao F., Strahler A. H„ Lucht W„ Li X., et al. First operational BRDF, albedo nadir reflectance products from MODIS // Remote Sens. Environ. — 2002. — 83. — Pp. 135-148.

11. Минин И. H. Теория переноса излучения в атмосферах планет. — М.: Наука, 1988. — 264 с.

12. Vermote Е. F., Vermenlen A. Atmospheric correction algorithm: spectral reflectances (MOD09). http://modarch.gsfc.nasa.gov/MODIS /ATBD/atbd_mod08.pdf.

13. Lucht W„ Schaaf С. В., Strahler A. H. An algorithm for the retrieval of Albedo from space using semiempirical BRDF models // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. — 2000. — 38, № 2. - Pp. 977-998.

14. Roujean J. L., Leron M., Deschamps P. Y. A bidirectional reflectance model of the Earth's surface for the correction of remote sensing data // J. Geophys. Res. - 1992. - 97, № D18.

- Pp. 20455-20468.

15. Wanner W„ Li X., Strahler A. H. On the derivation of kernels for kernel-driven models of bidirectional reflectance //,/. Geophys. Res.

- 1995. - 100, № DIO. - Pp. 21077-21089.

16. Росс IO., Князихин Ю., Кууск А., Маршак А., Нильсон Т. Математическое моделирование переноса радиации в растительных средах. — СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. — 200 с.

17. http://directreadout.gsfc.nasa.gov/download _technology/inst_algorythms.cFm.

18. International MOD1S/AIRS Processing Package (IMAPP).

http://cimss.ssec. wisc.edu/"gumley/IMAPP /IMAPP.html.

19. EOS Data Gateway.

http://edcimswww.cr.usgs.gov/pub/ imswelcome/.