- Спутниковые измерения неравновесного ИК излучения среднего и высокого спектрального разрешения на касательных трассах позволяют комплексно определять совокупность параметров средней атмосферы, включая значения неравновесной населенности колебательных состояний молекул.
- Разработанный новый метод интерпретации спутниковых измерений неравновесного ИК излучения (решение обратной задачи с целью одновременного определения профилей температуры, давления, содержания углекислого газа и озона, колебательных температур ряда колебательных состояний молекул CO2 и O3) оптимально использует информацию, содержащуюся в спектральных измерениях, а его высокая точность обусловлена в значительной степени учетом в алгоритме решения обратной задачи физически обоснованных связей между определяемыми параметрами.
- Разработанный новый метод обладает рядом преимуществ по сравнению с методами, использованными авторами эксперимента CRISTA, что позволило, в результате его применения к обработке данных экспериментов CRISTA, получить новую информацию о параметрах МНТ (значения температуры до высоты 120 км, содержание CO2 в ночных условиях, содержание O3 в условиях сумерек, значения колебательных температур CO2 и O3).
- Полученные в работе вертикальные профили температуры в диапазоне высот 40-120 км для всего земного шара определены с высокой точностью (погрешность менее 5 К до высоты 90 км и 5-15 К на высотах 90-120 км), что позволило получить новую информацию о параметрах мезосферных инверсий температуры (амплитуда, вертикальная протяженность, высота основания, температура основания, количество инверсий в расчете на один профиль) в глобальном масштабе.
- Уменьшение значений отношения смеси СО2 начинается существенно ниже (в области 70 км) по сравнению с данными большинства современных моделей (85-90 км).
- По данным эксперимента CRISTA-2 (август 1997 г.) в области 60-90 км наблюдается увеличение значений отношения смеси озона в южном направлении от экватора на всех высотах, при этом уже на широте 40о начинает формироваться третий мезосферный максимум на высоте 62,5 км (этот максимум узкий до широты 65о, на широтах 65о-72о он становится широким, охватывая диапазон высот 62,5-72,5 км, значения отношения смеси в этом максимуме находятся в пределах 1,75-2,0 млн.-1).
- Впервые в глобальном масштабе и для различного времени суток экспериментально определены колебательные температуры и значения величины эффекта нарушения ЛТР (разность между кинетической и колебательными температурами) для совокупности колебательных состояний молекул углекислого газа и озона (состояния 01101, 02201, 00011 молекул CO2 и состояния 001, 011, 002, 021, 012, 003 молекул O3). Результаты сравнения экспериментальных данных с модельными расчетами обнаружили в ряде случаев существенные расхождения. В частности, экспериментальные значения величины эффекта НЛТР для состояния 01101 молекул CO2 различных изотопических разновидностей преимущественно выше модельных, что косвенно указывает на завышенное значение константы скорости деактивации (тушения) состояний молекул CO2 атомарным кислородом в модельных расчетах.
- Впервые получены оценки погрешности расчета интенсивности неравновесного излучения лимба в области 9,6 мкм, обусловленные использованием приближения сферической однородности атмосферы, которые указывают на необходимость учета горизонтальной неоднородности атмосферы при определения профилей озона в области терминатора дистанционным методом.
2.Косцов В.С., Тимофеев Ю.М., Грассл Х. Возможности определения профилей колебательных температур 15-мкм полосы СО2 по измерениям излучения лимба Земли // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. – 1992. – Т. 28. – № 6. – С. 604–614.
3.Timofeyev Yu.M., Kostsov V.S., Grassl H. Numerical investigations of the accuracy of the remote sensing of non-LTE atmosphere by space-borne spectral measurements of limb i.r. radiation: 15 µm CO2 bands, 9.6 µm O3 bands and 10 µm CO2 laser bands // Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. – 1995. – V. 53. – № 6. – P. 613–632.
4.Kostsov V.S., Timofeyev Yu.M., Grassl H. On the accuracy of the limb sounding of the atmosphere in the 10.4 µm, 15 µm CO2 and 9.6 µm O3 bands with account for non-LTE // Advances in Space Research. – 1995. – V. 16. – № 10. – P. (10)87– (10)90.
5.Косцов В.С., Мануйлова Р.О. Спектральная структура неравновесного излучения лимба Земли в полосе озона 9,6 мкм // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. – 1997. – Т. 33. – № 4. – С. 339–347.
6.Kostsov V.S., Fischer H., Timofeyev Yu.M., Stiller G. MIPAS used as a nonlocal thermodynamic equilibrium sounder for NO 5.3 µm band // Journal of Geophysical Research. – 1997. – V. 102. – № D25. – P. 30003–30015.
7.Kostsov V.S. On the application of a priori information to the solution of inverse problems of remote sensing of the non-LTE atmosphere in the infrared region by high-resolution spectral instruments // Advances in Space Research. – 1998. – V. 21. – № 3. – P. 405-408.
8.Kostsov V.S., Polyakov A.V., Timofeyev Yu.M., Fischer H., Clarmann T.v., Stiller G.P. Intercomparison between the Global Fit and the Optimal Estimation Inversion Methods in Case of the Limb Radiance Measurements: Temperature and Pressure Profile Retrievals // Исследование Земли из космоса. – 1999. – № 1. – С. 43–49.
9.Kostsov V.S., Polyakov A.V., Timofeyev Yu.M., Fischer H., Clarmann T.v., Stiller G.P. Intercomparison between the Global Fit and the Optimal Estimation Inversion Methods in Case of the Limb Radiance Measurements: Ozone and Water Vapour Profile Retrievals // Исследование Земли из космоса. – 1999. – № 3. – С. 21–26.
10.Косцов, В.С., Тимофеев Ю.М. Интерпретация спутниковых измерений уходящего неравновесного ИК излучения в 15 мкм полосе СО2: 1. Описание метода и анализ точности // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. – 2001. – Т. 37. – № 6. – С. 789-800.
11.Косцов В.С., Тимофеев Ю.М., Гроссманн К., Кауфман М., Оберхайде Й. Интерпретация спутниковых измерений уходящего неравновесного ИК излучения в 15 мкм полосе СО2: 2. Примеры обработки данных эксперимента CRISTA // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. – 2001. – Т. 37. – № 6. – С. 801-810.
12.Clarmann T.v., Dudhia A., Edwards D.P., Funke B., Hoepfner M., Kerridge B., Kostsov V., Linden A., Lopez-Puertas M., Timofeyev Yu. Intercomparison of radiative transfer codes under non-local thermodynamic equilibrium conditions // Journal of Geophysical Research. – 2002. – V. 107. – № D22. – P. 4631. – doi: 10.1029/2001JD001551.
13.Косцов В.С., Тимофеев Ю.М. Содержание углекислого газа в мезосфере по результатам интерпретации данных эксперимента CRISTA-1 // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. – 2003. – T. 39. – № 3. – С. 359–370.
14.Косцов В.С., Тимофеев Ю.М. Озон в мезосфере по данным спутникового эксперимента CRISTA-1: 1. Метод определения вертикальных профилей и анализ его точности // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. – 2005. – Т. 41. – № 2. – С. 201-214.
15.Косцов В.С., Тимофеев Ю.М. Озон в мезосфере по данным спутникового эксперимента CRISTA-1: 2. Пространственные распределения и суточные вариации // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. – 2005. – Т. 41. – № 2. – С. 215–226.
16.Косцов В.С., Тимофеев Ю.М. Мезосферные инверсии температуры по данным эксперимента CRISTA-1 // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. – 2005. – Т. 41. – № 6. – С. 814–823.
17.Ракитин А.В., Косцов В.С. Границы применимости приближения сферически однородной атмосферы в задаче спутникового дистанционного ИК-зондирования мезосферы на касательных трассах // Исследование Земли из космоса. – 2005. – №5. – С. 10–17.
18.Косцов В.С., Ракитин А.В. Погрешности приближения сферически однородной атмосферы в задаче расчета уходящего неравновесного излучения в полосе озона 9,6 мкм на касательных трассах в мезосфере // Исследование Земли из космоса. – 2006. – № 5. – С. 38–48.
19.Hollweg H. -D., Kostsov V.S., Schlüssel G., Schlüssel P., Timofeyev Yu.M., Tonkov M.V., Polyakov A.V., Filippov N.N. Interaction at mm and Optical Frequencies. Part II: Specific Atmospheric Absorption and Emission Features: Investigation and Modeling. Final Report. ESA ESTEC Contract No. 10603/93/NL/NB. Zentrum für Meeres- und Klimaforschung der Universität Hamburg, Meteorologisches Institut, 1995.
20.Kostsov V.S., Fischer H., Timofeyev Yu.M., Oelhaf H. Numerical modeling of the influence of non-LTE effects on the MIPAS balloon and satellite limb radiance measurements. Forschungszentrum Karlsruhe, Wissenschaftliche Berichte FZKA 5860, December, 1996, 50 p.
21.Kostsov V.S., Polyakov A.V., Timofeyev Yu.M., Clarmann T.v., Stiller G.P. Study for the Intercomparison between the Global Fit and the Optimal Estimation Methods in Case of the Limb Radiance Measurements, Forschungszentrum Karlsruhe, Wissenschaftliche Berichte FZKA 6047, December, 1997, 102 p.
22.Timofeev Yu.M., Kostsov V.S., Rozanov V.V., Kutepov A.A. Peculiarities of formation of fine structure of outgoing radiation under non-LTE conditions, Atmospheric Spectroscopy Applications Workshop. 6-8 June 1990, Moscow, USSR. Workshop Proceedings, Institute of Atmospheric Optics, Tomsk, USSR, 1990. – P. 197–203.
23.Timofeyev Yu.M., Kostsov V.S., Grassl H., Manuilova R.O. Calculations of non-LTE limb radiance spectral structure in 9.6 µm ozone band, in "Optical Methods in Atmospheric Chemistry", Harold I.Schiff, Ulrich Platt, Editors, Proc. SPIE. – 1993. – V. 1715. – P. 538-549.
24.Kostsov V.S., Timofeyev Yu.M., Grassl H., Hollweg H. -D. Possibilities of thermal sounding of the atmosphere under non-LTE conditions, in "Optical Methods in Atmospheric Chemistry", Harold I. Schiff, Ulrich Platt, Editors, Proc. SPIE 1715. – 1993. – P. 550–561.
25.Timofeyev Yu.M., Kostsov V.S., Grassl H. The possibility of retrieval of ozone profile and vibrational temperatures from non-LTE limb spectrum measurements in 9.6 µm band, in "IRS´92: Current Problems in Atmospheric Radiation", S.Keevallik, O.Kärner, Editors, Deepak Publishing, 1993. – P. 371–374.
26.Kostsov V.S., Timofeyev Yu.M., Grassl H., Hollweg H. -D. Possibilities of thermal sounding of the atmosphere under non-LTE conditions, in "Optical Methods in Atmospheric Chemistry", Harold I.Schiff, Ulrich Platt, Editors, Proc. SPIE 1715. – 1993. – P. 550–561.
27.Kostsov V.S., Fischer H., Timofeyev Yu.M., Oelhaf H. Numerical modeling of the influence of non-LTE effects on the MIPAS balloon and satellite limb radiance measurements, in Atmospheric Spectroscopy Applications, ASA Reims 96 “Workshop Proceedings”, 1996. – P. 257–260.
28.Kostsov V.S., Timofeyev Yu.M., Vollmann K., Grossmann K. Preliminary results of the retrieval of the CO2 vibrational state populations from the 15 µm limb radiance spectra measured by CRISTA, Proceedings of the XXV Annual European Meeting on Atmospheric Studies by Optical Methods, 21–25 September 1998, Granada, Spain, Editorial Committee: M.J.Lopez-Gonzalez, J.J.Lopez-Moreno, M.Lopez-Puertas, M.A.Lopez-Valverde, A.Molina, F.Moreno and R.Rodrigo, Instituto de Astrofisica de Andalucia, Granada, Spain, 1998. – P. 131–134.
29.Kostsov V.S., Timofeyev Yu.M., Grossmann K., Vollmann K., Fischer H. Interpretation of the limb radiance measurements accounting for the non-LTE conditions, In: "ESAMS’99 – European Symposium on Atmospheric Measurements from Space", ESTEC, Noordwijk, The Netherlands, 18–22 January 1999, Volume I, 1999. – P. 251–256.
30.Kostsov V.S., Timofeyev Yu.M., Grossmann K. Interpretation of the limb radiance measurements in the CO2 15 µm band by the CRISTA instrument accounting for the non-LTE conditions. In "IRS-2000: Current Problems in Atmospheric Radiation", Proceedings of the International Radiation Symposium, St. Petersburg, Russia, 24–29 July 2000, eds. W. Smith and Yu. Timofeyev, Deepak Publishing, 2001. – P. 158-161.
31.Kostsov V.S. Accounting for constraints in the multiparameter retrieval algorithm based on the optimal estimation, In "IRS-2000: Current Problems in Atmospheric Radiation", Proceedings of the International Radiation Symposium, St. Petersburg, Russia, 24-29 July 2000, eds. W. Smith and Yu. Timofeyev, Deepak Publishing, 2001. – P. 811-814.
32.Kostsov V.S., Ogibalov V.P., Timofeyev Yu.M. Comparison of the CO2 vibrational temperatures retrieved from the limb radiance measurements by the CRISTA instrument with model predictions, In "IRS-2000: Current Problems in Atmospheric Radiation", Proceedings of the International Radiation Symposium, St. Petersburg, Russia, 24-29 July 2000, eds. W. Smith and Yu. Timofeyev, Deepak Publishing, 2001. – P. 162-165.
33.Clarmann T.v., Linden A., Funke B., Dudhia A., Edwards D.P., Lopez-Puertas M., Kerridge B., Kostsov V., Timofeyev Yu. Intercomparison of non-LTE radiative transfer codes, In "IRS-2000: Current Problems in Atmospheric Radiation", Proceedings of the International Radiation Symposium, St. Petersburg, Russia, 24-29 July 2000, eds. W. Smith and Yu. Timofeyev, Deepak Publishing: 2001. – P. 765-768.
34.Timofeyev Y.M., Kostsov V.S. IR remote sensing of non-LTE atmosphere, Proceedings of SPIE, 8th International Symposium on Remote Sensing, 17–21 September 2001, Toulouse, France, Remote Sensing of Clouds and the Atmosphere VI. – 2002. – V. 4539. – P. 418-430.
35.Kostsov V.S., Timofeyev Yu.M., Manuilova R.O. Global distributions of temperature, carbon dioxide, ozone, and non-LTE parameters in mesosphere and lower thermosphere (CRISTA-1 experiment), in "Remote Sensing of Clouds and the Atmosphere VIII", edited by Klaus P. Schaefer, Adolfo Comeron, Michel R. Carleer, Richard H. Picard, Proc. of SPIE. – 2004. – V. 5235. – P. 208–219. – doi: 10.1117/12.512269.