Наземные измерения теплового ИК излучения как источник информации о газовом составе атмосферы

• Автор: Виролайнен, Яна Акселевна
• Шифр специальности: 04.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 198 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Физико-математическая постановка задачи
1.1. Физическая постановка задачи
1.1.1. Актуальность проблемы зондирования атмосферы
1.1.2. Современные методы определения газового состава атмосферы
1.1.3. Интегральное уравнение переноса ИК излучения
1.2. Математические аспекты решения обратных задач атмосферной оптики
1.2.1. Математическая постановка задачи
1.2.2. Методы решения обратных задач атмосферной оптики
1.2.3. Статистический подход к решению обратных задач атмосферной оптики
1.3. Методы расчета функции пропускания
1.4. Основные выводы
Глава 2. Радиационная модель атмосферы
2.1. Метод прямого расчета нисходящего теплового ИК излучения и его вариационных производных по атмосферным параметрам
2.1.1. Физико-математические аспекты радиационной модели атмосферы и алгоритма прямого расчета
2.1.2. Алгоритм прямого расчета нисходящего теплового ИК излучения и его вариационных производных
2.2. Исследование чувствительности нисходящего теплового РЖ излучения к вариациям различных параметров атмосферы
2.3. Примеры расчетов нисходящего излучения и сопоставление их результатов с экспериментальными данными
2.4. Основные результаты и выводы
Глава 3. Исследование потенциальной точности определения МГС из спектров нисходящего теплового ИК излучения
3.1. Реализация статистического подхода к исследованию характеристик точности наземных дистанционных измерений
3.2. Потенциальная точность одновременного определения температуры, влажности и содержания озона
3.2.1. Постановка задачи и основные этапы исследования потенциальной точности
3.2.2. Потенциальная точность восстановления ОС и вертикального профиля озона
3.2.3. Потенциальная точность определения термической структуры атмосферы
3.2.4. Потенциальная точность определения влагосодержания
3.3. Исследование различных схем наземного эксперимента по восстановлению содержания МГС атмосферы
3.3.1. Потенциальная точность одновременного определения МГС при измерениях нисходящего излучения в зенит
3.3.2. Потенциальная точность определения МГС при использовании спектрально-угловой схемы измерений
3.4. Основные результаты и выводы
Глава 4. Численное моделирование наземного зондирования атмосферы
4.1. Описание алгоритма замкнутого численного эксперимента и алгоритма интерпретации измеренных спектров
4.2. Численное моделирование наземных дистанционных измерений атмосферных параметров
4.2.1. Анализ различных факторов, влияющих на точность
восстановления профилей температуры, влагосодержания и коэффициентов калибровки
4.2.2. Примеры восстановления вертикальной структуры и общего содержания озона в замкнутом численном эксперименте
4.2.3. Численное моделирование одновременного определения содержания различных МГС атмосферы
4.3. Анализ сходимости итерационного алгоритма решения обратной задачи по определению газового состава атмосферы
4.4. Основные результаты и выводы
Глава 5. Обработка данных интерферометрических измерений нисходящего теплового ИК излучения
5.1.Характерные особенности измеренных спектров нисходящего теплового ИК излучения
5.2. Примеры одновременного определения температуры, влажности и содержания озона в атмосфере
5.3. Примеры восстановления содержания МГС (Н20, СН4, N20,
СРС-11 и СГС-12) атмосферы по данным наземных измерений теплового ИК излучения
5.4. Основные результаты и выводы
Заключение
ЛИТЕРАТУРА

нелинейного уравнения (1.5), может быть интерпретировано как предел последовательности линейных задач, каждая из которых решается методом статистической регуляризации, при этом априорная информация о решении и погрешностях измерения остается неизменной, в то время как оператор F(x) последовательно уточняется.
Рассмотрим выражение (1.21), аналогичное (1.19), в котором нелинейный оператор F(x) заменен его линейной частью разложения в ряд Тейлора (1.6):
||Г(х;.) - yf + |xw - ха |;1 -> min (1.21)
Решение этой задачи минимизации дает известное выражение, описывающее итерационный процесс [32, 33]:
хш = х;. + (s;1 + Kfs;1Kiy'(Kj's;1)>-F{xi)]-s:xl-xj) (1.22)
Легко доказать, что в случае сходимости итерационного процесса (1.22) пределом последовательности {х, является искомое решение х . Необходимо отметить, что эквивалентные формулы для итерационного процесса могут быть получены и другими способами (см., например, [110]).
1.3. Методы расчета функции пропускания
В параграфе 1.2 было показано принципиальное значение для практического решения задачи дистанционного зондирования атмосферы знание (вычисление) функций пропускания, которые в явном виде входят в оператор прямой задачи Fix). Необходимо отметить, что в ИК области спектра ФП играют фундаментальную роль в теории переноса излучения в атмосфере. С их помощью могут быть решены такие задачи, как, например, определение прозрачности атмосферы для