SSM/I (Special Sensor Microwave/Imager)

 Статья Н.М.Астафьева, М.Д.Раев, Е.А.Шарков, журнал Природа, №9, 2006 г., Портрет Земли из космоса Глобальное радиотепловое поле. Описание возможностей применения информации полученной SSM/I и описание самого прибора. Большая часть информации здесь взято из этой статьи.

Большое количество продуктов производится в рамках программы Defense Meteorological Satellite Program (DMPS) (США). Прибор SSM/I (Специальный Микроволновой датчик/Имиджер Special Sensor Microwave / Imager – SSM/I ), размещенный на борту спутников серии F является сложной радиометрической системой, которая измеряет микроволновую яркостную температуру атмосферы, океана и суши на нескольких частотах. SSM/I сконструирован в Hughes Aircraft Company под управлением Air Force Space Division (USAF SD) и Naval Space Systems Activity (NSSA) для выполнения объединенной оперативной программы военных сил по получению синоптических карт критических атмосферных, океанографических и отдельных сухопутных параметров в глобальном масштабе. Данные прибора обрабатываются в Naval Oceanography Command (NOC) и Air Weather Service, где на базе этих данных получают глобальные карты влаги в облаках, скорости осадков, скорости ветра над морем, расположение морского льда, его возраст и концентрацию, содержание воды в снеге, тип поверхности на суше, его влажность и температуру. Данные пересылаются из NOC в National Environmental Satellite Data and Information Service (NESDIS) и доступны для использования.

Космические аппараты серии DMSP с радиометрическими приборами SSM/I на борту были запущены в рамках спутниковой метеорологической программы министерства обороны США. Долговременный мониторинг Земли по программе DMSP имеет своей целью обеспечение вооруженных сил США глобальной метеорологической, океанографической и солнечно-геофизической оперативной информацией. Аппараты серии постоянно восполняются; сейчас принимается информация со спутников F10-F15.
В 1992 г. радиометрические данные программы DMSP были рассекречены и стали общедоступными. В настоящей статье используется информация, накопленная в сформированной нами и постоянно пополняемой электронной базе данных Института космических исследований [8], содержащей данные за 1995–2005 гг.
Семиканальные четырехчастотные СВЧ-радиометрические комплексы SSM/I принимают линейно поляризованное излучение на частотах 19.35, 22.24, 37.0 и 85.5 ГГц в режиме конусного сканирования (рис. 4). Спутники серии DMSP имеют солнечно-синхронную, близкую к полярной низкую круговую орбиту; каждый спутник серии совершает 14.2 витка в сутки. Глобальное покрытие Земли осуществляется примерно за трое суток, неполное – за сутки. Подспутниковые дорожки повторяются приблизительно два раза в месяц – каждые 16 суток. Ширина полосы обзора приборов составляет 1400 км, размер элемента разрешения на поверхности Земли зависит от диапазона прибора и широты и варьируется в пределах от 12.5 до 25 км. Общая погрешность определения координат элемента разрешения достигает 20–30 км и снижается до 5 км (иногда до двух) при использовании специальной коррекции. 

Подробная схема полосы сканирования многоканального радиометра SSM/I, установленного на спутниках серии DMSP.

Специфика траекторий аппаратов этой серии и полей зрения приборов, на них установленных, такова, что подспутниковые дорожки (области, с которых приборы принимают информацию) не полностью покрывают поверхность планеты за сутки. В результате покрытие оказывается чрезмерно густым на высоких широтах, но оставляет довольно большие пробелы (лакуны) на средних широтах и особенно в приэкваториальной области. Кроме того, возможна потеря информации из-за сбоев аппаратуры. Радиотепловые поля, построенные по данным одного из аппаратов примерно за сутки при прямом и обратном проходах спутника, имеют вид, показанный на рисунке 5 (меркаторская проекция).

 

Типичные картины радиотеплового поля, построенные по данным одного из спутников метеорологической серии DMSP в течение суток, полученным на частоте 19.35 ГГц. Стандартные лакуны обусловлены особенностями траектории спутника (зачерненные области на картине слева); дополнительные лакуны, образовавшиеся вследствие сбоев в работе аппаратуры, можно видеть на картине справа, полученной в менее удачный день (они бывают и более обширными, чем показанные здесь).

Радиометрические приборы SSM/I регистрируют излучение на четырех частотах, которое несет информацию о характеристиках разнообразных объектов:

    * на частоте 19.35 ГГц (длина волны 1.58 см) – о видимой поверхности: континентах, Мировом океане, наиболее плотных облачных структурах (c жидкими осадками);
    * на частоте 22.24 ГГц (длина волны 1.35 см) – об интегральном влагозапасе (водяной пар) тропосферы;
    * на частоте 37.00 ГГц (длина волны 0.81 см) – о водозапасе тропосферы и видимой поверхности;
    * на частоте 85.50 ГГц (длина волны 0.35 см) – об интегральном водозапасе облачных структур, включая жидкие и кристаллические осадки.

Данные каналов радиометров SSM/I могут быть использованы также для определения скорости ветра, динамики крупномасштабных вихревых и фронтальных структур, влагосодержания (интегрального) атмосферы над акваториями Мирового океана, водозапаса отдельных облачных структур и зон интенсивного выпадения осадков, оценки потоков тепла и импульса.

Дополнительно о приборах SMMR и SSM/I:

SMMR. PLATFORM AND SENSOR DESCRIPTION AND HISTORY. – http://www-nsidc.colorado.edu/NASA/GUIDE/SMMR/platform_and_sensor.html
Special Sensor Microwave Imager (SSM/I) – http://www-nsidc.colorado.edu/NASA/GUIDE/docs/instrument_documents/ssmi_sensor.html
Sea Ice Concentration from SMMR and SSM/I. – http://daac.gsfc.nasa.gov/CAMPAIGN_DOCS/FTP_SITE/INT_DIS/readmes/ice.html
National Snow and Ice Data Center (NSIDC) – http://www-nsidc.colorado.edu/index.html

Be the first to comment on "SSM/I (Special Sensor Microwave/Imager)"

Leave a comment

Your email address will not be published.


*