Исследование устойчивости теплового режима поверхности Земли и расчет параметров атмосферы по ИК спектрам высокого разрешения

• Автор: Захаров, Вячеслав Иосифович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 315 с. : ил.

Содержание
Введение

• Цель работы

• Задачи диссертации

• Защищаемые положения

• Краткое содержание глав

Глава I. Глобально-осредненные одномерные (по вертикали) модели теплового баланса системы «атмосфера-поверхность» с положительной обратной связью. Возможные стационарные состояния теплового баланса поверхности Земли в области температур > 288К

1.1 Перенос теплового излучения в молекулярной атмосфере

• Тонкие эффекты, наблюдаемые в натурных тепловых спектрах атмосферы высокого разрешения

• Вертикальный перенос ИК излучения в атмосфере с учетом отражения от поверхности

• Результаты моделирования и сравнение с наблюдаемыми спектрами

1.2 Глобальный среднегодовой тепловой баланс поверхности Земли с учетом механизма закрывания окна прозрачности атмосферы 8-13 мкм. Пороговые модели парникового эффекта

• Молекулярная функция пропускания атмосферы в районе (МОООспГ1. Механизм закрывания окна прозрачности 8-13 мкм
• Тепловой баланс поверхности Земли в модели эквивалентной серой атмосферы. Различные стационарные состояния температуры поверхности
• Тепловой баланс поверхности Земли в рамках детальной спектроскопической модели молекулярной атмосферы. Различные стационарные состояния температуры поверхности
• Анализ механизмов определяющих устойчивость современного термического режима поверхности Земли
1.3 Экспериментальная демонстрация механизма взрывного поглощения в горячих колебательных полосах. Разогрев атмосферного воздуха с примесыо ССЬв поле излучения 10.6 мкм ..
Результаты
Глава II. Баланс потоков энтропии и свободной энергии на верхней
границе атмосферы
• Статистика фотонов. Энтропия и свободная энергия
излучения
• Принцип минимума свободной энергии излучения
• Баланс свободной энергии излучения на верхней границе атмосферы
• Результаты

где W!ug!l и Wlow - спектры высокого и низкого разрешения, a Fjls
инструментальный контур спектрометра, который должен удовлетворять условию нормировки
Разработанное в рамках данной работы программное обеспечение FIRE-ARMS (Fine InfraRed Explorer of Atmospheric Radiation Measurements) позволяет использовать в качестве инструментального контура различные функции: треугольную аппаратную функцию, контур Лоренца, гауссов контур, функцию Sin(x)/х, а также функции специально определенные для Фурье спектрометров и зависящие от выбора функции аподизации при Фурье-преобразовании интерферограммы [366]. Для того чтобы избежать искажений спектра на краях интервала модельного спектра вычисляемого по формуле (1.21), спектр высокого разрешения вычисляется для расширенного интервала частот.
При вычислении интегралов входящих в (1.3) для ускорения вычислений использовалась следующая известная замена подынтегральной функции [219] :
где параметры а и Ь определяются из значений подынтегральной функции на границах частичного интервала интегрирования, что приводит к следующему выражению интегральной суммы:
Выражение для слагаемых интегральной суммы входящее в (1.24) использовалось только при выполнении условия
В случае же невыполнения условия (1.25) использовалась формула трапеций. Кроме того, при вычислении интегралов входящих в (1.3) и (1.24) использовалась техника адаптивного шага интегрирования, при которой на

(1.22)
f(x)~a ехр(-бх),
(1.23)
(1.24)
о (1.25)