Модель дистанционного зондирования земной поверхности (суша, океан) с учетом поляризации излучения

Модель дистанционного зондирования земной поверхности (суша, океан) с учетом поляризации излучения
Т.А. Сушкевич, С.А. Стрелков, С.В. Максакова, А.К. Куликов, А.Н. Волкович Институт прикладной математики имени М.В. Келдыша РАН 125047 Москва, Миусская пл., д. 4 E-mail: tamaras@keldysh.ru
Предлагается оригинальный универсальный математический аппарат для моделирования трехмерного переносаоптического излучения в неоднородной системе «атмосфера-земная поверхность» с учетом поляризации и деполяризации, которое описывается вектором параметров Стокса. Подход основан на построении обобщенных решений общей векторной краевой задачи для кинетического уравнения в форме векторных функционалов, ядрами которых являются тензоры функций влияния или пространственно-частотных характеристик. При этом компонентытензоров функций влияния и пространственно-частотных характеристик с учетом аэрозольных и молекулярных характеристик рассеяния и поглощения среды можно рассчитывать разными методами в разных приближениях теории переноса излучения. Пространственно-частотные характеристики являются фурье-образами функций влияния по горизонтальным координатам. Функции влияния и пространственно-частотные характеристики –это универсальные функции, описывающие передаточные свойства атмосферы в рамках линейно-системного подхода, которые инвариантны относительно характеристик состояния поляризации, горизонтальных вариаций и угловых зависимостей граничных условий и источников излучения. Имея набор таких инвариантных функций, можно рассчитать «сценарий» распределения яркости и характеристик поляризации излученияземной поверхности («приземную фотографию») с различными конкретными пространственными и угловыми структурами источников и ядер операторов отражения с учетом многократного рассеяния и поляризации в атмосфере, а также значения вектора Стокса в любой внутренней точке системы или за её пределами («космическую фотографию» в поляризованном свете).

Введение
В 40-е – 90-е годы XX века советские ученые проводилиактивно и интенсивно на высоком научном уровне многоплановые фундаментальные и прикладные исследования по математическим и прикладным проблемам кинетической теории переноса излучения, нейтронов, частиц. Этому способствовали бурное развитие атомной энергетики, освоение космического пространства и становление космических исследований, активное развитие и внедрение лазерных технологий, огромныйинтерес к астрофизике, необходимость разработки методов и проектирования средств космического землеобзора и аэрокосмического дистанционного зондирования и мониторинга экосистем, разработка моделей метеорологии, климата, экологической безопасности, природных и техногенных катастрофических процессов и т.д. В настоящее время в интересах международной кооперации по аэрокосмическому глобальному мониторингуЗемли, а также международного глобального проекта по изучению эволюции Земли, климата и опасных явлений требуется разработка нового математического обеспечения для решения прямых и обратных задач теории переноса излучения в природных средах, реализуемого на высокопроизводительных многопроцессорных вычислительных системах [1]. В последние годы широкомасштабно и активно развиваются и проектируютсямеждународные аэрокосмические системы оперативного и долгосрочного глобального мониторинга окружающей среды с широким профилем приложений. С 1984 года существует международная координация в рамках CEOS – Committee on Earth Observing Satellites, объединяющая сейчас 23 members mostly space agencies и 21 associated nations and international organizations. Создаются региональные и международные Центры приема и обработкиогромных массивов космической информации, специализирующиеся в области информационных технологий (архивация, сжатие и воспроизведение данных, визуализация и 1d, 2d, 3d графика, Интернет-сайты и т.п.) и распространения данных с тематической ориентацией.

109

European Space Agency совместно с Japan Aerospace Exploration Agency запустили уже два спутника...