Пассивное зондирование оптических характеристик атмосферы над океаном и континентом

• Автор: Сакерин, Сергей Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 376 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава I. Методики и аппаратура для экспресс - диагностики
атмосферного замутнения в мобильных условиях
§1.1 Характеристика основ метода пассивного зондирования (МПЗ) для
определения горизонтальной дальности видимости
§1.2 Анализ требований к реализации МПЗ в корабельных условиях
§1.3 Программно-алгоритмическое обеспечение измерителя ИКОС
§1.4. Устройство и принцип действия корабельных измерителей ИКОС
§1.5 Результаты испытаний и сопоставление с другими методами
§1.6 Исследования коэффициентов ослабления света в морской атмосфере
§1.7 Развитие МПЗ применительно к авиационным условиям
§1.8 Аппаратура и результаты самолетных исследований
1.8.1 Самолетные спектрофотометрические комплексы
1.8.2 Результаты апробации самолетных МПЗ и подспутниковые
(Космос-1939) эксперименты
Глава II. Аппаратурно-методические вопросы солнечной
спектрофотометрии атмосферы
§2.1 Основы измерений прямой и околосолнечной радиации на
наклонных трассах
§2.2 Методика определения аэрозольных оптических толщ (АОТ) атмосферы
2.2.1 Определение АОТ атмосферы в видимой области спектра
(традиционный подход)
2.2.2 Определение АОТ атмосферы в ИК диапазоне спектра
2.2.3 Оценки искажающего влияния рассеянного и теплового излучения
атмосферы
§2.3 Расчет атмосферных масс в широком диапазоне зенитных углов
наблюдений
§2.4 Методика определения ореольных индикатрис рассеяния атмосферы
§2.5 Автоматизированные многоволновые солнечные фотометры (АМСФ)
2.5.1 Общие требования к многофункциональному фотометру

2.5.2 Многоволновой солнечный фотометр АМСФ
2.5.3 Ореольный солнечный фотометр АМСФ
2.5.4 Методика измерений и процедуры первичной обработки данных
§2.6 Метрологические характеристики солнечных фотометров
2.6.1 Проверка и стабилизация основных характеристик фотометра
2.6.2 Калибровка фотометра
2.6.3 Оценка погрешности измерений
Глава III. Пространственно-временная изменчивость
спектральных АОТ атмосферы над океаном и континентом
§3.1 Общая характеристика проведенных исследований
3.1.1 Современное состояние исследований АОТ атмосферы
3.1.2 Характеристика атмосферно-оптических исследований в
Атлантическом океане
3.1.3 Условия и объем исследований прозрачности атмосферы в районе
г. Томска
§3.2 Пространственная изменчивость АОТ атмосферы над океаном,
районирование
§3.3 Оценки крупномасштабной изменчивости АОТ атмосферы
3.3.1 Сезонные колебания АОТ атмосферы
3.3.2 Длиннопериодные вариации АОТ в континентальных условиях
3.3.3 Замутнение атмосферы Атлантики после извержения в. Пинатубо
§3.4 Вариации АОТ атмосферы в масштабе синоптических колебаний
3.4.1 Межсуточная изменчивость АОТ в районе г. Томска
3.4.2 Вариации АОТ морской атмосферы
§3.5 Дневная изменчивость аэрозольного замутнения атмосферы
3.5.1 Дневной ход АОТ атмосферы в летних условиях г. Томска
3.5.2 Характер дневной изменчивости спектральных АОТ над океаном
§3.6 Особенности спектрального хода АОТ атмосферы
3.6.1 Спектральный ход АОТ атмосферы и вариации параметра
Ангстрема в континентальных условиях
3.6.2 Пространственно-временная изменчивость параметра Ангстрема
над океаном

3.6.3 Нарушение спектральной зависимости АОТ в отдельных
спектральных участках
3.6.4 Взаимосвязь АОТ атмосферы в отдельных спектральных участках
§3.7 Подспутниковые эксперименты и результаты сопоставления с
другими исследованиями АОТ атмосферы над океаном
3.7.1 Результаты синхронных измерений АОТ с борта НИС и спутника
ІЧОАА
3.7.2 Сравнение средних характеристик АОТ над океаном с результатами
исследований других авторов
Глава IV. Вариации общего содержания в атмосфере
водяного пара
§4.1 Роль атмосферных газов в радиационно-климатических проблемах и
основы дифференциального метода солнечной спектроскопии (ДМС)
§4.2 Анализ методик определения общего влагосодержания (ОВС)
атмосферы
§4.3 Результаты калибровки оптического гигрометра
§4.4 Общая характеристика исследований ОВС в континентальных
и морских условиях
§4.5 Взаимосвязь ОВС атмосферы с характеристиками вертикального распределения влажности
4.5.1 Корреляции влагосодержания с метеопараметрами атмосферы
4.5.2 Оценка сглаженных профилей влажности в тропосфере
4.5.3 Высота однородной атмосферы для влажности
§4.6 Географическое распределение и межсуточная изменчивость ОВС
атмосферы
4.6.1 Географическое распределение влагосодержания атмосферы над
Атлантикой
4.6.2 Межсуточные вариации ОВС атмосферы над океаном
4.6.3 Межсуточная изменчивость ОВС в континентальных
условиях (г. Томск)
§4.7 Особенности дневного хода ОВС и высоты Но над океаном и
континентом

где кг - адрес "горизонта” в диаграмме углового распределения яркости фона; т -ширина окна (сдвига) , оптимизированная под реальные крутизны спада яркости в области горизонта.
Предварительно для исключения случайных выбросов в диаграмме В(ф) = В; осуществляется процедура фильтрации. В основе алгоритма используется условие, что яркость фона ниже горизонта (см. рис. 1.4) - монотонно убывающая функция . Поэтому применяются процедуры вида:
а) устранение шумов на основе фильтрции данных
в, = [еВ; при (В4 < В*+1) р (В, < В) V (В4 > В1+1) р (В; > В), 21)
' Bi - во всех других случаях,
где Б; - коэффициент фильтра.
б) преобразование к монотонно убывающей функции
Последней частью вспомогательного алгоритма является определение информативного участка, где происходит основное изменение (0,7+0,8 от общего) яркости фона при переходе от "неба" (яркость в направлении над горизонтом) до "моря" - яркость при крайних значениях угла визирования (см. рис. 1.4). Именно результаты из информативного участка используются в дальнейшем для вычисления искомой величины.
Подготовка основного алгоритма была выполнена с участием Логинова С.В. и Веретенникова В.В. [16].
В качестве теоретической основы интерпретации данных был использован метод оптимальной параметризации развитый в [27]. Яркость фона, заданная уравнениями (1.3, 1.8, 1.9), рассматривается как функция неизвестных параметров {е, ам, Рм},принадлежащих пространству Р, а множество этих функций образует параметрическое семейство U с областью определения Р. Вычисление величины s
из результатов углового распределения яркости B* = B*(9j) (j = l,2
можно рассматривать как определение некоторой точки р* еР, координаты
которой удовлетворяют системе нелинейных уравнений В(ф j, р) = В *. В качестве
приближенного решения задачи можно рассматривать точку р*, которая для заданного массива данных обеспечивает наилучшее приближение функциями
(1.22)