Russian national report

253
Atmospheric Radiation
verification of developed FRTM are presented. The construction of radiative 
models, which use the algorithm of the Monte Carlo method and applicable for 
the analysis and modeling of the data of IR sounders under conditions of cloud‑
iness in the instrument field of view, is considered [Uspensky et al., 2014]. Nu‑
merical simulation of the technology for determining the data of temperature‑hu‑
midity  atmospheric  sounding  from  IR  and  microwave  measurements  from 
“Meteor-M” has been performed in cooperation with SPbSU [Polyakov et al., 
2013c]. For the preparation for interpreting new space experiments on the Rus‑
sian “Meteor-M” N2 at St. Petersburg State University, algorithms and codes for 
retrieving the vertical profiles of temperature, humidity, ozone content, ocean 
and land temperature, cloud liquid water content, near-surface wind have been 
developed. Numerical experiments for analyzing the accuracy of the parameters 
retrieval from data of satellite IR Fourier-spectrometer IRFS-2 and microwave 
spectrometer MTVZA are carried out by means of various techniques of solving 
inverse problems (multiple linear regression, iterative method of optimal estima‑
tion (statistical regularization) and artificial neural networks) [Polyakov et al., 
2013c, 2014b, 2014c].
The description of the measuring complex onboard the Electro-L N1 geosta‑
tionary weather satellite is provided, and methodical questions of receiving the 
information products from data of the MSU‑GS radiometer‑imager are consid‑
ered [Asmus et al., 2012]. The regression method for retrieving the ozone total 
content (OTC) from the MSU‑GS has been proposed and tested on real satellite 
data. Validation of the OTC estimates is performed by the comparison with data 
of ground-based ozonometric network and independent OMI satellite estimates 
[Kramchaninova and Uspensky, 2013]. The multispectral satellite imaging sys‑
tem (MSIS) aboard the Meteor-M No. 1 spacecraft has surveyed the territory of 
Russia and neighboring countries for three years. The MSIS data, supplemented 
by synchronous navigational information, are automatically received, pipeline 
processed, archived, and cataloged at ground-based receiving stations in Mos‑
cow, Novosibirsk, and Khabarovsk. These data are used to solve a wide range of 
land-use, environmental, and emergency monitoring problems; assess ice situa‑
tions in seas, rivers, and lakes; etc. [Avanesov et al., 2013].
Many studies have been devoted to retrieving the atmospheric and surface 
characteristics using data from different foreign satellites and devices (SEVIRI/
METEOSAT-9, AVHRR NOAA, MetOp, SSM/I, Terra, Aqua, etc.) or to com‑
paring retrieved results with data of independent measurements. The vertical 
profiles of the O
3
, CO, CO
2
 and CH
4
 concentrations measured onboard the Optik 
Tu-134 aircraft laboratory and retrieved from data obtained with an IASI (MetOp 
satellite) have been compared [Arshinov et al., 2014]. The improved techniques 
for the CO
2
 and CH
4
 retrieval from the AIRS and IASI data have been proposed. 
A comparison of the satellite data with quasi-synchronous aircraft observations 

---

254
Yu. M. Timofeyev, E. M. Shulgina
was performed [Uspensky et al., 2011]. The tropospheric NO
2
 content over the 
Moscow region has been analyzed using OMI data in the period 2004–2009. 
Possibilities for diagnosing long-term changes in nitrogen oxide emissions in 
megalopolises are investigated using data from satellite measurements and the 
modeling of the tropospheric nitrogen dioxide content [Konovalov, 2011]. Using 
the data from MODIS, MOPITT, MLS, and OMI satellite instruments, the chang‑
es in aerosol optical characteristics and in contents of atmospheric trace gases 
(O
3
, NO
2
, CO, CH
2
O, SO
2
) and water vapor (H
2
O) during the prolonged atmos‑
pheric blocking event and wildfires in European Russia (ER) in the summer of 
2010 have been analyzed. It is found that among burning products the greatest 
increase revealed aerosol optical depth (AOD) and CO [Sitnov, 2011a, 2011b], 
the spatial distribution of total column water vapor over ER during the block is 
found to be anomalous, with the water vapor excess in the north of ER and its 
deficit in the south of ER [Sitnov and Mokhov, 2013a]. It is also found that at‑
mospheric moistening was accompanied by warming of the troposphere and 
cooling of the lower stratosphere [Sitnov and Mokhov, 2013a; Sitnov et al., 
2014a]. Using MODIS (Aqua and Terra satellites) and in situ observations, a 
comparative analysis of two large-scale smoke events caused by the summer 
wildfires in European Russia (ER) in 2010 and Western Siberia (WS) in 2012 has 
been performed. Mean aerosol optical depths, radiative forcing effects at the top 
and the bottom of atmosphere and rates of radiative heating of the smoky atmos‑
phere (AODs) are estimated for both events. Ground-based monitoring air pol‑
lution data in Moscow region were also examined [Gorchakov et al., 2014b]. 
Some aspects of European Russia smoke screening are discussed [Sitnov et al., 
2012a, 2012b, 2013]. Preliminary results of Moscow region air pollution studies 
are outlined [Gorchakov et al., 2011; Golitsyn et al., 2011]. A comparative anal‑
ysis of vertical temperature and humidity profiles, retrieved from MODIS and 
test radiosonde data from RAOB inventories has been performed. The analysis 
results gave a possibility to explore the applicability of meteorological satellite 
data to radiation calculations and solution of the problem of atmospheric correc‑
tion of satellite infrared images of the Earth’s surface [Afonin, 2011]. Methods 
and technologies for the automatic classification of scanning radiometers data 
from polar-orbiting weather satellites to retrieve cloud and precipitation param‑
eters have been developed [Volkova, 2012, 2013]. On the basis of the developed 
method for retrieving dynamic characteristics of the atmosphere using data geo‑
stationary meteorological satellites [Nerushev and Kramchaninova, 2011], the 
evolution of wind field characteristics under different atmospheric conditions at 
the cyclone stages has been studied. The construction of maps of atmospheric 
dynamic characteristics in the zone of the severe cyclone of the moderate lati‑
tudes allowed to revealing the peculiarities of these characteristics [Nerushev 
and Barkhatov, 2012]. The method for retrieving the rainfall characteristics from 

---