Современные изменения климата напрямую связаны с ростом концентрации парниковых газов в атмосфере, одним из которых является метан. Его содержание отслеживается как с помощью наземных станций мониторинга, так и с использованием спутниковых наблюдений.
Спутниковые данные особенно важны, поскольку позволяют охватывать всю поверхность Земли и анализировать региональные тренды и вариации парниковых газов. Однако для получения надёжных результатов необходимо учитывать изменение качества измерений во времени - так называемый «дрейф качества».
Этот эффект часто не учитывается при обработке спутниковой информации, из-за чего в климатические базы данных и реанализы могут попадать искажённые значения.
Для решения данной проблемы было проведено сопоставление многолетних измерений атмосферного метана, полученных спутниковым прибором AIRS, с высокоточной наземной сетью спектрометров NDACC (18 станций, период 2003–2022 гг.). Был выявлен статистически значимый однонаправленный дрейф расхождений между спутниковыми и наземными данными, присутствующий во всех точках сравнения.
Средняя величина дрейфа составила:
- 1.64×10¹⁴ молекул/см²/день для версии данных v6 или в пересчете на концентрации – 7.64×10⁻⁶ ppm в сутки
- 1.55×10¹⁴ молекул/см²/день для версии v7 (7.2×10⁻⁶ ppm в сутки)
Динамическая коррекция на эти коэффициенты, примененная затем к спутниковым рядам AIRS v6 и v7, привела к значительному росту корреляции спутниковых и наземных данных. Также произошло значительное сближение оценок трендов роста метана не только для станций NDACC, но и для независимой сети TCCON, данные которой использовались для дополнительной проверки метода.
Разработанная методика идентификации дрейфа невязки и последующей коррекции является универсальной, то есть применимой к любым долговременным спутниковым рядам (при наличии релевантного набора высокоточных наземных измерений).
Главный научный вывод:
- Долгосрочные спутниковые ряды CH₄ не абсолютно стабильны
- У AIRS есть систематический временной дрейф
- Его можно и нужно корректировать: после применения разработанной методики коррекции спутник лучше совпадает с NDACC, даёт корректные тренды метана
Статья авторского коллектива трёх лабораторий ИФА РАН (ЛАС, ЛГПА и ЛТК)
Validation of Long-Term Methane (CH4) Satellite Measurements from the AIRS Spectrometer and Correction of Their Temporal Drift опубликована в журнале Remote Sending (Q1).
На рис.: Результаты сравнения данных CH₄, полученных с AIRS v7 с наземными измерениями NDACC за все доступные периоды наблюдений (в ppm). Данные NDACC приведены к уровню моря с использованием их среднего измеренного давления. (a) До внесения коррекции; (b) после коррекции на коэффициент дрейфа SSD (7.20 × 10⁻⁶ ppm/сут). Шкалы оси Y и их градация в (a) и (b) одинаковы.
Источник: Минобрнауки России
