Моделирование характеристик свч- и ик-излучения соа и анализ их взаимосвязи с характеристиками теплового взаимодействия океана и атмосферы, страница 7

Нами была исследована возможность дистанционной диагностики среднемесячных разностей ДТ = Т„ — Т_а(0) путем анализа устойчивости «обратных» температурно-радиационных соотношений между парами среднемесячных значений /(Ai), /(Аг) в фиксированных участках СВЧ- и ИК-диапазонов и значениями ДТ для выделенного фрагмента Гольфстримской ЭАЗО. Сложность постановки такой задачи заключается в том, что поле собственного теплового излучения СОА формируется не только температурными, но и влажностными характеристиками системы, причем вклад последних в сезонные вариации Т_я на порядок превышает вклад температурных факторов. Исходными данными служат приведенные в табл. 2.4 сезонные вариации среднемесячных значений параметра ДТ и вычисленные с учетом среднемесячных значений параметров Т_п, Т_а(0), а, р(0) сезонные вариации яркостной (радиационной) температуры.

На основе проведенного анализа были построены регрессионные соотношения вида:

             (13)

где индексы 1, 2 при яркостных  (или радиационных) контрастах соответствуют той или иной длине волны излучения, а индекс г — сезону года. Предполагается, что коэффициенты к\, к₂ имеют постоянные в течение года значения (что впоследствии подтверждается результатами регрессионного анализа).

Таблица 4. Сезонные вариации параметра  и среднемесячных значений яркостной  (радиационной ) температуры в ЭАЗО Гольфстрим

Для всевозможных попарных сочетаний Ai и Лг нами получены значения коэффициентов fci и к₂ (в виде параметра к (к² = к\ + к².), который характеризует устойчивость дистанционных оценок Д(ДТ) к погрешностям измерений радиационных контрастов), а также среднеквадратичная погрешность 6Т аппроксимации истинной величины Дг величиной, определяемой соотношением (2.13):

                         (табл. 2.5).

Наилучшие показатели (минимальные значения к и ST) обеспечиваются оптимальными парами Ai и Х₂> включающими волну 1,35 см: 10 мкм и 1,35 см; 5,7 мм и 1,35 см; 1,35 см и 5 см. Значения параметров ST и, особенно, к резко возрастают, если спектральные каналы Ai и Аг дублируют друг друга. Так обстоит дело, например, в третьем случае, приведенном в табл. 2.5 (ST = 0,33°С, к = 4,2), поскольку оба канала (10 мкм и 5 см) несут информацию преимущественно о величине Т_п и ее сезонных вариациях.

Увеличение числа волн с двух до трех благодаря росту аппрокси-мационных членов приводит к снижению погрешности ST примерно в 3 раза, однако при этом из-за частичного дублирования спектральных каналов в 2-3 раза увеличивается «коэффициент усиления ошибок» к. Указанная тенденция — снижение погрешности 8Т и рост к с увеличением числа используемых спектральных интервалов — подтверждается и другими примерами. Так, привлечение одновременно всех четырех спектральных интервалов (Ai = 10 мкм; Аг = 5,7 мм; Аз = 1,35 см; А4 = 5 см) обуславливает еще более резкое возрастание коэффициента к, не компенсируемое уменьшением составляющей 5Т. Минимальные значения к достигаются при использовании одно-канальной схемы измерений, однако в этом случае неприемлемыми становятся значения 6Т — результат, который логически вытекает из попытки контролировать вариации двух независимых параметров (Т_п и 7^(0)) по измерениям в одном участке спектра. Например, при А = 10 мкм 5Т — 3,1 °С и \к\ — 0,16, а для такого информативного участка спектра, как 1,35 см, ST = 1,4 °С и \к\ = 0,067.