Спутниковые данные позволяют следить за распространением дыма от природных пожаров

С помощью измерения на верхней границе атмосферы яркости уходящего от Земли инфракрасного излучения в нескольких спектральных каналах можно оценить содержание аэрозольных частиц в воздушном столбе. Для данных сенсора MODIS разработан стандартизированный информационный продукт, содержащий такую оценку. Результаты можно получить, например, с помощью сервиса NASA Worldview. Для последней недели июля 2016 года спутниковые данные подтверждают высокое содержание дымовых аэрозолей в небе Сибири.

 

Распределение аэрозольной оптической толщины, восстановленной по данным сенсора MODIS за 19.07.2016. Данные с сайта NASA Worldview

В эти дни в небе над Новосибирском образовалась различимая глазом дымка. Как можно видеть из сравнения изображений, полученных с помощью дорожных веб-камер, незначительно ухудшилась видимость, даже в условиях отсутствия облаков цвет неба был не привычным голубым, а серым (Рис. 1,2).

Рис. 1. Снимки веб-камеры, установленной пригороде Новосибирска городе Бердске, расположенном к югу, сделанные 27.07.2016 в условиях дымной мглы (слева) и в обычных условиях 01.08.2016 (справа). В отличие от снимка, сделанного в обычных условиях, на левом снимке объекты у линии горизонта различимы хуже. Снимки получены с сайта cam.211.ru.

Рис. 2. Снимки веб-камеры, установленной на ул. Энергетиков, сделанные 25.07.2016 в условиях дымной мглы (слева) и в обычных условиях 01.08.2016 (справа). Направление съёмки юго-восточное. Ряд домов у линии горизонта практически неразличим на левом снимке. Цвет неба на левом снимке серый. Снимки получены с сайта gorod.megafonsib.ru.

Данные спутникового спектрорадиометра MODIS позволяют оценить значение аэрозольной оптической толщины атмосферы (АОТ), характеризующее полное содержание твёрдых частиц в атмосферном столбе. Однако таким способом значение АОТ может быть вычислено только при отсутствии облачности. Диаграммы пространственного распределения этой величины в дни, когда в Новосибирске наблюдалась дымная мгла представлены на Рис. 3-6. Они наглядно показывают, что 25-27 июля содержание аэрозольных частиц над городом было повышенным. Данные получены с помощью открытого сервиса NASA Worldview, поддерживаемого NASA - Национальным управлением по воздухоплаванию и исследованию космического пространства.

Рис. 3. Распределение аэрозольной оптической толщины (АОТ) атмосферы 23.07.2016 в день, предшествующий установлению дымной мглы. Значение АОТ в окрестности Новосибирска – 0.3 ÷ 0.35 (зелёный цвет на схеме). Данные с сайта NASA Worldview

Рис. 4. Распределение аэрозольной оптической толщины (АОТ) атмосферы 25.07.2016 при установившейся дымной мгле. Значение АОТ в окрестности Новосибирска превышает 0.7 (яркий красный цвет на схеме). Данные с сайта NASA Worldview.

Рис. 5. Распределение аэрозольной оптической толщины (АОТ) атмосферы 27.07.2016 при установившейся дымной мгле. Значение АОТ в окрестности Новосибирска остаётся высоким. Данные с сайта NASA Worldview.

Рис. 6. Распределение аэрозольной оптической толщины (АОТ) атмосферы 28.07.2016 при рассеянной дымной мгле. Значение АОТ в окрестности Новосибирска снизилось. Данные с сайта NASA Worldview.

По данным сенсора MODIS можно также следить за формированием аэрозольных шлейфов природных пожаров и их перемещением под влиянием атмосферной циркуляции. В июле основными источниками   выбросов аэрозольных частиц в небе над Сибирью явились природные пожары, действующие в Эвенкии, Ямало-Ненецком автономном округе, а также Иркутской области (Рис. 7).

Рис. 7. На схеме хорошо различимы дымовые шлейфы природных пожаров, красными точками отмечены области с аномально высокой яркостной температурой, обычно указывающие на действующие очаги природных пожаров. Данные спектрорадиометра MODIS спутника Terra, 19.07.2016

Значительное число природных пожаров связано с погодными условиями, установившимися в июле. Рассчитанный по результатам компьютерного моделирования индекс пожарной опасности на июль-август 2016-го года показывает значительное превышение средних значений (Рис. 8).

Рис. 8. Отклонение значений индекса пожарной опасности от средних значений на июль-август 2016 года. Значительное превышение прогнозируется для территории Сибири. Данные системы Climate, Ecosystem and Fire Applications (CEFA) публикуются в свободном доступе институтом Desert Research Institute (США).

В ИВТ СО РАН поддерживаются архивы спутниковых данных, поступающих из центров приёма в Сибирском и Дальневосточном центрах НИЦ Планета, а также Институте оптики атмосферы СО РАН^[1]. В открытом доступе представлены данные сенсоров MODIS, VIIRS, AIRS и других, а также информационные продукты, полученные на их основе. К архиву открыт доступ по протоколу FTP (ftp.esemc.nsc.ru).

Также в ИВТ СО РАН получены новые результаты, касающихся влияния аэрозолей на атмосферные процессы и интенсивность природных пожаров^[2,3].

Ссылки:

1. Ю.И. Шокин, Н.Н. Добрецов, В.А. Кихтенко, В.В. Смирнов, Д.Л. Чубаров, Л.Б. Чубаров О распределённой инфраструктуре системы оперативного спутникового мониторинга ЦКП ДДЗ СО РАН // Вычислительные технологии. 2013. Т. 18. Специальный выпуск 1: Труды Всероссийской конференции «Индустриальные информационные системы-2013» С. 86-94
2. О.А. Дубровская В.С. Козлов, В.М. Мальбахов Оценка влияния крупных дымовых частиц на процессы осадкообразования // Оптика атмосферы и океана – 2005 – т. 18 (5–6) – С. 430–435
3. О.А. Дубровская, В.М. Мальбахов, В.А. Шлычков Влияние массовых лесных пожаров на циклонические процессы в Сибири // Вычислительные технологии – 2007 – т. 12 (2) – С. 58–66.