Исследование радиационного режима облачной атмосферы с использованием данных многоугловых измерений солнечной радиации

• Автор: Гения Мванго Джефва
• Шифр специальности: 25.00.30
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 217 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Взаимодействие солнечной радиации с облачностью и атмосферными аэрозолями

1.1 Прямые и обратные задачи оптики атмосферы

1.2 Основные радиационные характеристики атмосферы

1.3 Оптические параметры атмосферы как рассеивающей среды

1.4 Оптическая модель слоистообразного облака

1.5 Случай слабого истинного поглощения солнечной радиации

1.6 Поле рассеянной солнечной радиации внутри облачного слоя

1.7 Случай консервативного рассеяния

1.8 Слоистообразная облачность
2 Описание самолетного радиационного эксперимента
2.1 Условия проведения эксперимента и данные наблюдений
2.2 Калибровка прибора
2.3 Погрешности измерений
3 Восстановление оптических параметров облачного слоя из данных самолетных измерений
3.1 Аналитические формулы для решения обратной задачи оптики
облаков
3.2 Учет горизонтальной неоднородности облачного слоя
3.3 Погрешности и область применимости
3.4 Регуляризация решения
4. Результаты восстановления оптических параметров
4.1 Оптические параметры облачного слоя
4.2 Сравнение полученных результатов с другими данными
4.3 Расчет радиационных характеристик

4.4 Оценка скорости нагревания облачного слоя
4.5 Оценка влагозапаса облака
Заключение
Список использованных источников
Список таблиц
Приложение А - Вывод формул для определения величины я2 и т при
измерениях интенсивности радиации
Приложение Б - Компьютерные коды для обработки данных
измерений интенсивности

ВВЕДЕНИЕ
Ухудшение экологической ситуации во многих регионах земного шара и на планете в целом требует исследований взаимодействия солнечной радиации, облачности и атмосферных аэрозолей. Как доказывается в [1], динамика облачного покрова и облачно-радиационные обратные связи играют главную климатообразующую роль в атмосфере земли. Глобальное потепление связывают с изменением температуры, которое обусловлено парниковым эффектом, согласно численным моделям средняя глобальная температура в следующем столетии будет повышаться со скоростью около
0.3 °С за 10 лет. В результате к 2025 г. она может возрасти (по сравнению с доиндустриальным временем) на 2 °С, а к 2100 г. на 4 °С. Глобальное потепление будет сопровождаться усилением осадков в одних регионов и опустыниванием территорий в других. Согласно данным наблюдений, в 80-е годы глобальная температура воздуха была выше, чем в любое другое десятилетие за прошедшие 140 лет. С начала столетия она повысилась примерно на 0.5 °С. Выявлена корреляция спада осадков в субсахарской зоне с начала 60-х годов (т.е. в период засухи) с аномалиями температуры поверхности Индийского и Атлантического океанов в этот период. Большие неопределенности численного моделирования климата связаны с неадекватным учетом взаимодействия атмосферы и океана, динамики облачного покрова, взаимодействия облачности и радиации [2].
Особенностью процессов облакообразования является их многомасштабность (глобальные, мезомасштабные и региональные масштабы), что осложняет параметризацию облачности. Мезомасштабные и региональные модели требуют экспериментальной проверки и осуществления полевых экспериментов. Результаты одного такого эксперимента анализируются в данной работе.

870 nm
-1178

-712 -891
-1178

Рисунок 2.3 — Угловые зависимости интенсивности рассеянного солнечного излучения над облаком внутри и под облаком в спектральных каналах, и на высотах, указанных на рисунке по измерениям радиометром CAR
источника, таких как Земля. Это привело к разработке нескольких методов, связанных с освещением плоских или изогнутых поверхностей диффузных поверхностей с источниками света по всему краю для обеспечения единообразия калибровки. Использовалась внутренне-освещенная