Якунин М.А.   Лагутин А.А.  

Фрактальная размерность облаков по данным MODIS

Докладчик: Якунин М.А.

В последнее время строение, свойства, эволюция и геометрия облаков изучаются довольно интенсивно с применением как наземных, так и спутниковых приборов [1,2]. Один из основных вопросов этих исследований состоит в измерении фрактальной размерности границы облаков [2]. С одной стороны эта проблема затрагивает исследование турбулентных процессов, происходящих в атмосфере, где количественная оценка размерности границы облака может помочь при фрактальном подходе к описанию турбулентности; с другой стороны она может оказаться полезной при моделировании прохождения электромагнитного излучения сквозь облачные массивы. В данной работе проводится измерение фрактальной размерности по данным спектрорадиометра MODIS.
Информационной базой для данной работы являлась маска облачности, полученная при помощи спектрорадиометра MODIS. Это продукт обработанных исходных данных, в котором собрана вся информация об облаках – от типа облаков до характеристик подстилающей поверхности. Использовались изображения облаков, полученных над Западной Сибирью, где максимальный угол отклонения зеркала спектрорадиометра составлял не более 30°, что позволяло считать все пиксели изображения одинакового размера в продольном и поперечном направлении. Ключевыми в работе являлись данные маски о наличии или отсутствии облака в конкретном пикселе изображения, на основании которых можно было довольно просто построить границу облака. Файлы маски облачности обрабатывались при помощи специального программного обеспечения, после чего из них «отсеивались» ненужные биты данных, и оставлялись только те, которые отвечали за наличие/отсутствие облаков. Затем при помощи составленной программы на основании полученных данных вычислялась массовая фрактальная размерности границ облаков.
После обработки 50 наборов данных были получены следующие результаты. Для облаков с границей, определенных в маске облачности как достоверная облачность, было получено значение фрактальной размерности D=1.34 ± 0.01 (1.1%), что подтверждает результаты предыдущих исследований, где размерность вычислялась методом соотношения «периметр-площадь» [2]. Для тех же самых данных, но с облаками, граница которых была задана значениями маски, отвечающими за достоверную, а также вероятную облачность, была получена размерность D=1.29 ± 0.02 (1.2%).
Это дает возможность отверждать, что маска облачности вместе с методом массовой размерности применимы для исследования фрактальных свойств границ облаков и облачных массивов.

Литература.
[1] Yang Y., Girolamo L. D. // J. Geophys. Res. - 2008. - 113. - P. D04213.
[2] Lovejoy S. // Science. - 1982. - 216. - Pp. 185–187.
 


К списку докладов