Для потребителя пакет AAPP представляет собой набор программ, (подготовленных на языке программирования Fortran 77), которые могут запускаться пользователям самостоятельно.
Так же программы AAPP могут быть объединены в блоки с помощью программ на языке командной оболочки UNIX/Linux (такие программы называются scripts) в рамках какого-либо подобранного пакета задач (куда могут включающего помимо задач AAPP и еще какие-нибудь задачи пользователя). Пример пакета задач – декоммутировать все пришедшие HRPT данные; расшифровать данные ATOVS; выделить зоны с облачностью и осадками; отсечь наблюдения, сделанные спутником под углом более 30°; Оставшиеся данные перевести в формат, используемый программами анализа и передать их в систему усвоения данных. Обработанные с помощью пакета AAPP или какого-либо иного подобного пакета спутниковые данные имеют достаточную ценность. Не имея ничего, кроме файлов с передаваемой спутниками информацией и программ обработки, можно получать карты облачности и снежного покрова, идентифицировать лесные пожары. В безоблачных районах можно получить не очень точную, но полезную информацию о температуре почвы или поверхности океана. Ниже показано построенное по данным AVHRR NOAA 15 изображение извержения вулкана Ключевской на Камчатке. Белые области – снежные шапки гор, серый дым – собственно выбрасываемый вулканом пепел. Цвета на фотографии получены комбинацией (заведомо очень простой) радиояркостных температур в различных каналах AVHRR.
Усвоение данных о состоянии атмосферы на современном уровне требует использования моделей переноса излучения, которые по данным о профиле температуры, влажности, облачности, содержания озона углекислого газа и водяного пара, а также о свойствах подстилающей поверхности позволяют рассчитать излучение, поступающее на датчики спутника. Для вариационного усвоения данных, помимо собственно модулей расчета уходящей радиации, требуется модель для расчета производных уходящей в различных спектральных интервалах радиации относительно изменений параметров атмосферы – т.е. для расчета так называемой матрицы Якоби. Также необходимо для вариационного усвоения линеаризованная модель – т.е. упрощенная модель для расчета уходящей радиации в окрестностях некоторого профиля температуры и влажности. Некоторое представление о том, что из себя представляет линеаризованная модель, можно получить, посмотрев на формулу Тейлора:
Рассчитав значение и производных нескольких первых порядков (иногда достаточно ограничиться только производной первого порядка), в окрестностях точки можно приближенно рассчитывать по данной формуле. Такая «модель» для расчета называется линеаризованной моделью. Зачем она нужна? При вариационном усвоении значение уходящей радиации для одной и той же точки (при меняющихся в каких-то пределах параметрах атмосферы) нужно рассчитывать многократно в ходе итерационных процессов по минимизации cost function (обсуждение позже). Непосредственный же расчет по формулам переноса излучения требует заметных вычислительных затрат. – на самом деле уходящее излучение есть функция не от одной переменной, а от целого набора скалярных характеристик – объединим их в вектор. Как правило, при вариационном усвоении спутниковых данных – сначала по сложным формулам один раз рассчитывают
|
(1)
,
