Малопараметрические модели молекулярного поглощения и перенос инфракрасного излучения в атмосфере Земли

• Автор: Фирсов, Константин Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 306 с. : ил

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 МЕТОД ПРЯМОГО РАСЧЕТА ПОГЛОЩЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ АТМОСФЕРНЫМИ ГАЗАМИ
1.1. Быстрый метод прямого счета характеристик молекулярного поглощения

1.1.1. Основные формулы
і. 1.2. Оптимизация расчетов
і . 1.3. Результаты сопоставления прямых расчетов с экспериментальными данными43
1.2. Влияние погрешностей спектроскопической информации на точность
РАСЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК МОЛЕКУЛЯРНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ
1.2.1. Погрешности расчета характеристик молекулярного поглощения,
ОБУСЛОВЛЕННЫЕ НЕТОЧНОСТЬЮ ИНТЕНСИВНОСТЕЙ И ПОЛУШИРИН СПЕКТРАЛЬНЫХ ЛИНИЙ
1.2.2. Влияние сдвига центра линии на трансформацию атмосферных спектров
ПОГЛОЩЕНИЯ
1.2.3. Особенности проявления спектроскопических погрешностей при многоволновом дистанционном газоанализе с использованием ЫНз-ЛАЗЕРА
Результаты и выводы
ГЛАВА 2 ВЛИЯНИЕ ВАРИАЦИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ И ГАЗОВОГО СОСТАВА АТМОСФЕРЫ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ МОЛЕКУЛЯРНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ
2.1.Естественная изменчивость температуры и концентрации оптически
АКТИВНЫХ ГАЗОВ И ВАРИАЦИИ МОНОХРОМАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МОЛЕКУЛЯРНОГ О ПОГЛОЩЕНИЯ В ПРИЗЕМНОМ СЛОЕ АТМОСФЕРЫ
2.2. МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КОЭФФИЦИЕНТОВ МОЛЕКУЛЯРНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ И ОПТИЧЕСКОЙ ТОЛЩИ ДЛЯ НЕОДНОРОДНОЙ АТМОСФЕРЫ
2.3. ВАРИАЦИИ ПРОПУСКАНИЯ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТЬЮ ТЕМПЕРАТУРЫ И КОНЦЕНТРАЦИИ ОПТИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ГАЗОВ
РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

ГЛАВА 3 РАСЧЕТ ПРОПУСКАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЛАПЛАСА (МЕТОД К - РАСПРЕДЕЛЕНИЯ)
3.1. Методы моделей полос поглощения
3.2. применение метода к-распределения при решении уравнения переноса
КОРОТКОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
3.3. Метод к - распределения
3.4. Метод к - распределения для неоднородной трассы
3.4.1. Метод корреляции к - распределения
3.4.2 ДВУХПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МАЛКМУСА
3.4.3 Однопараметрическая модель
3.5. УЧЕТ ПЕРЕКРЫВ АНИЯ ПОЛОС ПОГЛОЩЕНИЯ
3.5.1. Приближение некоррелированных спектров поглощения
3.5.2. Асимптотические формулы учета перекрывания полос поглощения
РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ГЛАВА 4 ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ФУНКЦИЙ ПРОПУСКАНИЯ РЯДАМИ ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ
4.1 .Ортогональные экспоненциальные функции
4.2.Пропускание однородной трассы
4.3.пропускание неоднородной трассы
Выводы
ГЛАВА 5 ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ИНТЕНСИВНОСТИ ДЛИННОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ К ВАРИАЦИЯМ ОПТИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ГАЗОВ И ПОГРЕШНОСТЯМ ИСХОДНОЙ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
5.1. Параметризация уравнения переноса излучения в безоблачной атмосфере Земли
5.2. Оптимизация численных методов интегрирования уравнения переноса
5.3. Влияние погрешностей спектроскопической информации на точность РАСЧЕТА УХОДЯЩЕЙ ТЕПЛОВОЙ РАДИАЦИИ В КАНАЛАХ РАДИОМЕТРА HIRS
5.4. Изменчивость интенсивности уходящей радиации безоблачной атмосферы

5.5. ВЛИЯНИЕ ВАРИАЦИЙ КОНЦЕНТРАЦИИ СН4 И NzO НА ПОТОКИ ДЛИННОВОЛНОВОЙ РАДИАЦИИ В АТМОСФЕРЕ ЗЕМЛИ
РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ОПТИМИЗАЦИЯ ОПТИКО-АКУСТИЧЕСКОГО АНАЛИЗАТОРА МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ГАЗОВЫХ СРЕД С ТЕПЛОВЫМ ИСТОЧНИКОМ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ОСЛАБЛЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ МНОГОЧАСТОТНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ПРОТЯЖЕННЫХ АТМОСФЕРНЫХ ТРАССАХ
Приложение 3. Акты внедрения

толща исключенных из вычислительной схемы линий. Из формулы (1.2) следует, что относительная ошибка пропускания Ату является интегральной
величиной и зависит не только от интенсивности линий, но от концентрации газа 14(г). Известные в настоящее время критерии селекции линий по оптической толще основаны на отбрасывании линий, оптическая толща т(г/,л?) которых меньше некоторой пороговой величины Е (где 2 И Ъ2 нижняя и верхняя высотные границы поглощающего слоя). Отличие алгоритма, представленного в данной работе, состоит в том, что оценивается оптическая толща слоя г - 22, где г текущая высота. Для каждой /-ой линии определяется высота 201, для которой выполняется условие
ФоЬ22)8- С1-3)
В этом случае коэффициенты поглощения а* (г) рассчитываются только для диапазона высот от г; до гщ. Таким образом, с увеличением высоты число учитываемых спектральных линий уменьшается. Моделирование показало, что алгоритм селекции наиболее эффективен для молекул типа Н2О, у которых концентрация быстро уменьшается с высотой. Тем не менее, даже для озона, концентрация которого возрастает с высотой, объем вычислений может быть сокращен значительно. В таблице 1.3 показана типичная ситуация для средней инфракрасной области, иллюстрирующая данную селекцию линий.
Таблица 1.2. Первая селекция линий поглощения
Интервал, см" Общее число линий НГтА15Г91Г901 Газы Количество линий после селекции
4723-4764 1324 Все
4000-4050 1956 Все
500-1300 118915 Первые 6 газов 11819