Эффективные алгоритмы моделирования переноса излучения в атмосфере

• Автор: Миляков, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 134 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ МОДЕЛИ АТМОСФЕРНОЙ РАДИАЦИИ

1 1 Расчет характеристик атмосферной радиации.

1.2 КОМПЬЮТЕРНЫЕ МОДЕЛИ РАДИАЦИИ В АТМОСФЕРЕ

1.3 Базы спектроскопической информации

1.4 Заключение

ГЛАВА 2 МЕТОДЫ РАСЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК ПОГЛОЩЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ В АТМОСФЕРЕ.

2.1 АЛГОРИТМ ПРЯМОГО расчета коэффициентов поглощения с высоким спектральным разрешением

2.2 Методы расчета характеристик поглощения с низким спектральным разрешением

2.3 Заключение

ГЛАВА 3 МЕТОДЫ УЧЕТА РАССЕЯНИЯ В АТМОСФЕРЕ
3.1 Основные определения
3.2 метод МонтеКарло.
3.3 Приближенные методы учета рассеяния.
3.4 Заключение
ГЛАВА 4 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕНОСА ИЗЛУЧЕНИЯ В АТМОСФЕРЕ.
4.1 Сравнение результатов расчета коэффициента поглощения, полученных авторской программой и другими пакетами
4.2 Банк коэффициентов поглощения.
4.3 Моделирование потоков тепловой радиации атмосферы
4.4 МОДЕЛИРОВАНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ РАДИАЦИИ АТМОСФЕРЫ
4.5 Заключениенб
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Предложенная методика оптимизации межсеточного перехода п многосеточном алгоритме полинейного счета функции пропускания обеспечивает контроль над погрешностью, возникающей вследствие интерполяции с более грубых сеток на более точные. Методика учета перекрывания полос поглощения трех и более газов на основе метода к-распределения позволяет получить оптимальную квадратуру расчета радиационных характеристик атмосферы. Модифицированный метод Эддингтона позволяет рассчитывать солнечную радиацию в УФ области спектра с достаточной для прикладных задач точностью. Созданный комплекс программ, позволяет проводить моделирование потоков атмосферной радиации. Проведена модификация многосеточного алгоритма полинейного счета, заключающаяся в коррекции правила перехода на более грубые сетки по частоте, что, в конечном счете, позволяет обеспечивать любой заданный уровень погрешности вычисления коэффициентов поглощения. Выполнена оптимизация сеток по давлению и температуре, заключающаяся в уменьшении объема памяти для хранения коэффициентов поглощения низкого разрешения, полученных методом к-распределения. Впервые получена модель учета перекрывания полос поглощения произвольного числа газов, основанная на особенностях высотного распределения концентрации газов в земной атмосфере. Приближенный метод Эддингтона расчета потоков рассеянной солнечной радиации модифицирован за счет введения эффективных параметров в вычислительную схему, что позволило получать приемлемые оценки величин потоков излучения в участках спектра, занятых сильными полосами поглощения(0. Проведено сравнение четырех алгоритмов расчета кон тура Фойгга (Vells - , КиМг - , НишПсек - , ОгауБОП -). Результаты сравнения могут использоваться для выбора алгоритма расчета контура Фойгта при создании программ полинейного счета коэффициента поглощения. Рассчитанные полинейным методом коэффициенты поглощения в широком диапазоне длин волн (от 0 до 0 см'1) для условий земной атмосферы, составили основу банков коэффициентов поглощения высокого и низкого спектрального разрешения. Созданный банк коэффициентов поглощения низкого разрешения (Ли = см'1) и прикладное программное обеспечение, позволяют моделировать потоки и скорость радиационного выхолаживания в атмосфере. Разработанные алгоритмы и программное обеспечение для расчета пропускания и интенсивности тепловой радиации атмосферы с высоким спектральным разрешением, используются в банке высокого спектрального разрешения. Достоверность полученных данных обеспечивается строгим применением математических подходов при решении задач, использованием современных технологий разработки профаммного обеспечения, а так же тестированием его в численных экспериментах и сравнением с результатами других авторов и данными натурного эксперимента. Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: Региональная научно-техническая конференция «Радиотехнические и информационные системы и устройства» ( мая г. Моделирование, базы данных и информационные системы для атмосферных наук» (- июня г. Оптика атмосферы и океана» (2-5 июля г. Моделирование, базы данных и информационные системы для атмосферных наук» (г. Результаты внедрены в институте оптического мониторинга СО РАН, в институте оптики атмосферы СО РАН. Личный вклад диссертанта. Общая задача была сформулирована A. A. Мицслем. Идея модификации метода полинейного счета принадлежи! Разработка проведена в соавторстве с И В. Пташником. Автором было разработано программное обеспечения расчета коэффициентов поглощения атмосферных газов методом полинейного счета. Разработан способ учета перекрывания полос поглощения трех и более газов в методе к-распределения. Автором создан банк коэффициентов поглощения низкого спектрального разрешения. В соавторстве с A. A. Мицелем была проведена адаптация метода Эддингтона для ультрафиолетовой области спектра. Автором создано программное обеспечение для моделирования рассеянной солнечной радиации в УФ области спектра. Максиму Владимировичу Винарскому - за любезно предоставленную программу расчета рассеяния методом Монте-Карло, а так же за предоставленные результаты эксперимента. Коллективу кафедры АСУ за поддержку и благожелательное отношение.