Проект "Аерозоль-UA" : дистанційне зондування аерозолів в земній атмосфері з супутника

Яцків, ЯС, Міщенко, МІ, Розенбуш, ВК, Шаховський, ДН, Синявський, ІІ, 1Міліневський, ГП, Кисельов, ММ, Іванов, ЮС, Пєтухов, ВН, Данилевський, ВА, Бовчалюк, АП
1Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ
Kosm. nauka tehnol. 2012, 18 ;(4):03-15
https://doi.org/10.15407/knit2012.04.003
Рубрика: Космічна й атмосферна фізика
Мова публікації: російська
Анотація: 
Відомо, що атмосферні аерозолі мають значний вплив на клімат і довкілля. Проте надійних кількісних оцінок цього впливу, особливо внеску антропогенних аерозолів, немає, що утруднює вивчення змін клімату Землі і прийняття науково обґрунтованих соціальних та економічних програм розвитку багатьох країн світу. Описано перспективний космічний проект «Аерозоль-UA», основними науковими і соціально-економічними завданнями якого є: 1) моніторинг просторового розподілу основних характеристик тропосферних і стратосферних аерозолів в атмосфері Землі; 2) створення бази спостережних даних для отримання більш точних кількісних оцінок внеску аерозолів в енергетичний баланс кліматичної системи; 3) визначення впливу антропогенних аерозолів на кліматичні та екологічні процеси. Детально проаналізовано і обґрунтовано концепцію дистанційного зондування аерозолів з супутника за допомогою високоточних вимірювань інтенсивності та поляризації сонячного світла, розсіяного атмосферою і поверхнею. Показано, що Україна має в розпорядженні необхідні інтелектуальні ресурси і виробничий потенціал для проектування, виготовлення і запуску на орбіту спеціалізованого супутника, оснащеного багатофункціональним прецизійним поляриметром, і може зробити істотний внесок у вивчення природних і антропогенних аерозолів і їхнього впливу на клімат і екологію
Ключові слова: атмосферні аерозолі, клімат і екологія, космічний проект «Аерозоль-UA», поляризація сонячного світла.
References: 
  1. Міщенко М., Розенбуш В., Кисельов М. Поляризація світла: невидимий, але незамінний помічник дослідників // Світогляд. — 2009. — № 2 (16). — C. 56—61.
  2. Ackerman A. S., Toon O. B., Stevens D. E., et al. Reduction of tropical cloudiness by soot // Science. — 2000. — 288. — P. 1042—1047.
  3. Alexandrov M. D., Cairns B., Mishchenko M. I. Rainbow Fourier transform // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. — 2012. — 113. — doi:10.1016/j.jqsrt.2012.03.025.
  4. Allen R. J., Sherwood S. C., Norris J. R., Zender C. S. Recent Northern Hemisphere tropical expansion primarily driven by black carbon and tropospheric ozone // Nature. — 2012. — 485. — P. 350—354.
  5. Baran A. J. From the single-scattering properties of ice crystals to climate prediction: a way forward // Atmos. Res. — 2012. — 112. — P. 45—69.
  6. Bauer S. E., Wright D. L., Koch D., et al. MATRIX (Multiconfiguration Aerosol TRacker of mIXing state): an aerosol microphysical module for global atmospheric models // Atmos. Chem. Phys. — 2008. — 8. — P. 6003—6035.
  7. Baum B. A., Yang P., Heymsfield A. J., et al. Improvements to shortwave bulk scattering and absorption models for the remote sensing of ice clouds // J. Appl. Meteorol. Climatol. — 2011. — 50. — P. 1037—1056.
  8. Bréon F. M., Goloub P. Cloud droplet effective radius from spaceborne polarization measurements // Geophys. Res. Lett. — 1998. — 25. — P. 1879—1882.
  9. Cairns B., Mishchenko M., Ackerman A., et al. The need for aerosol and cloud measurements from space: Essential contributions from a rapid reflight of the Aerosol Polarimetry Sensor // NASA Goddard Space Flight Center/Goddard Institute for Space Studies, 2012. — http://glory.giss.nasa.gov.
10. Cairns B., Waquet F., Knobelspiesse K., et al. Polarimetric remote sensing of aerosols over land surfaces // Satellite aerosol remote sensing over land / Eds A. A. Kokhanovsky, G. de Leeuw. — Chichester: Springer, 2009. — P. 295—325.
11. Chin M., Kahn R. A., Schwartz S. E. (Eds). Atmospheric aerosol properties and climate impacts. — Washington: U. S. Climate Change Science Program, 2009. — 128 p.
12. Chowdhary J., Cairns B., Travis L. D. Case studies of aerosol retrievals over the ocean from multiangle, multispectral photopolarimetric remote sensing data // J. Atmos. Sci. — 2002. — 59. — P. 383—397.
13. Chowdhary J., Cairns B., Mishchenko M., Travis L. Retrieval of aerosol properties over the ocean using multispectral and multiangle photopolarimetric measurements from the Research Scanning Polarimeter // Geophys. Res. Lett. — 2001. — 28. — P. 243—246.
14. Chowdhary J., Cairns B., Mishchenko M. I., et al. Retrieval of aerosol scattering and absorption properties from photopolarimetric observations over the ocean during the CLAMS experiment // J. Atmos. Sci. — 2005. — 62. — P. 1093—1118.
15. Chowdhary J., Cairns B., Waquet F., et al. Sensitivity of multiangle, multispectral polarimetric remote sensing over open oceans to water-leaving radiance: analyses of RSP data acquired during the MILAGRO campaign // Remote Sens. Environ. — 2012. — 118. — P. 284—308.
16. Danylevsky V., Ivchenko V., Milinevsky G., et al. Aerosol layer properties over Kyiv from AERONET/PHOTONS sunphotometer measurements during 2008—2009 // Int. J. Remote Sens. — 2011. — 32. — P. 657—669.
17. Danylevsky V., Ivchenko V., Milinevsky G., et al. Atmospheric aerosol properties measured with AERONET/ PHOTONS sun-photometer over Kyiv during 2008— 2009 // Use of satellite and in-situ data to improve sustainability / Eds F. Kogan, A. Powell, O. Fedorov. — Dordrecht: Springer, 2011. — P. 285—294.
18. Dubovik O., Herman M., Holdak A., et al. Statistically optimized inversion algorithm for enhanced retrieval of aerosol properties from spectral multi-angle polarimetric satellite observations // Atmos. Meas. Tech. — 2011. — 4. — P. 975—1018.
19. Dubovik O., Holben B., Eck T. F., et al. Variability of absorption and optical properties of key aerosol types observed in worldwide locations // J. Atmos. Sci. — 2002. — 59. — P. 590—608.
20. Dubovik O., Sinyuk A., Lapyonok T., et al. Application of spheroid models to account for aerosol particle nonsphericity in remote sensing of desert dust // J. Geophys. Res. — 2006. — 111. — P. D11208 (34 p).
21. Fridlind A. M., Ackerman A. S. Estimating the sensitivity of radiative impacts of shallow, broken marine clouds to boundary layer aerosol size distribution parameter uncertainties for evaluation of satellite retrieval requirements // J. Atmos. Oceanic Technol. — 2011. — 28. — P. 530—538.
22. Hansen J., Rossow W., Carlson B., et al. Low cost long term monitoring of global climate forcings and feedbacks // Climatic Change. — 1995. — 31. — P. 247—271.
23. Hansen J., Ruedy R., Sato M., Lo K. Global surface temperature change // Rev. Geophys. — 2010. — 48. — P. RG4004 (29 p.).
24. Hansen J., Sato M., Kharecha P., von Schuckmann K. Earth’s energy imbalance and implications // Atmos. Chem. Phys. — 2011. — 11. — P. 13421—13449.
25. Hansen J., Sato M., Ruedy R. Radiative forcing and climate response // J. Geophys. Res. — 1997. — 102. — P. 6831—6864.
26. Hasekamp O. P. Capability of multi-viewing-angle photopolarimetric measurements for the simultaneous retrieval of aerosol and cloud properties // Atmos. Meas. Tech. — 2010. — 3. — P. 839—851.
27. Hasekamp O. P., Landgraf J. Retrieval of aerosol properties over the ocean from multispectral single-viewing-angle measurements of intensity and polarization: retrieval approach, information content, and sensitivity study // J. Geophys. Res. — 2005. — 110. — P. D20207.
28. Hasekamp O., Landgraf J. Retrieval of aerosol properties over land surfaces: capabilities of multiple-viewing-angle intensity and polarization measurements // Appl. Opt. — 2007. — 46. — P. 3332—3344.
29. Hasekamp O., Litvinov P., Butz A. Aerosol properties over the ocean from PARASOL multi-angle photopolarimetric measurements // J. Geophys. Res. — 2011. — 116. — P. D14204.
30. Holben B. N., Eck T. F., Slutsker I., et al. AERONET — a federated instrument network and data archive for aerosol characterization // Remote Sens. Environ. —  1998. — 66. — P. 1—16.
31. Kiehl J. T. Twentieth century climate model response and climate sensitivity // Geophys. Res. Lett. — 2007. — 34. — P. L22710.
32. Kiselev N. N., Mishchenko M. I. Astrophysical polarimetry in Ukraine // Polarimetric detection, characterization, and remote sensing / Eds M. I. Mishchenko, Ya. S. Yatskiv, V. K. Rosenbush, G. Videen. — Dordrecht: Springer, 2011. — P. 233—260.
33. Knobelspiesse K., Cairns B., Ottaviani M., et al. Combined retrievals of boreal forest fire aerosol properties with a polarimeter and lidar // Atmos. Chem. Phys. — 2011. — 11. — P. 7045—7067.
34. Knobelspiesse K., Cairns B., Redemann J., et al. Simultaneous retrieval of aerosol and cloud properties during the MILAGRO field campaign // Atmos. Chem. Phys. — 2011. — 11. — P. 6245—6263.
35. Koffi B., Schulz M., Bréon F.-M., et al. Application of the CALIOP Layer Product to evaluate the vertical distribution of aerosols estimated by global models: Part 1. AeroCom phase I results // J. Geophys. Res. — 2012. —117. — P. D10201 (26 p.).
36. Kondratyev K. Ya. Climatic effects of aerosols and clouds. — Chichester: Praxis, 1999. — 267 p.
37. Lacis A., Hansen J., Sato M. Climate forcing by stratospheric aerosols // Geophys. Res. Lett. — 1992. — 19. — P. 1607—1610.
38. Lacis A. A., Mishchenko M. I. Climate forcing, climate sensitivity, and climate response: a radiative modeling perspective on atmospheric aerosols // Aerosol forcing of climate / Eds R. Charlson, J. Heintzenberg. — New York: Wiley, 1995. — P. 11—42.
39. Loeb N. G., Su W. Direct aerosol radiative forcing uncertainty based on a radiative perturbation analysis // J. Clim. — 2010. — 23. — P. 5288—5293.
40. Lohmann U., Feichter J. Global indirect aerosol effects: a review // Atmos. Chem. Phys. — 2005. — 5. — P. 715—737.
41. Lohmann U., Ferrachat S. Impact of parametric uncertainties on the present-day climate and on the anthropogenic aerosol effect // Atmos. Chem. Phys. — 2010. — 10. — P. 11373—11383.