Закономерности углового распределения яркости безоблачного неба вблизи горизонта

• Автор: Насртдинов, Ильмир Мансурович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 97 с. : 5 ил.

Оглавление
Введение
Глава I. Численное моделирование рассеянной солнечной
радиации в условиях безоблачного неба при наблюдении с Земли
1.1. Методика численного моделирования полей яркости 10 безоблачного неба вблизи горизонта
1.1.1. Модель атмосферы. Геометрия задачи
1.1.2 Метод сопряженных блужданий
1.1.3. Результаты тестирования алгоритма численного моделирования
1.1.4. Влияние сферичности атмосферы и вариаций вертикальных 20 профилей коэффициента аэрозольного ослабления
1.2. Учет поглощения атмосферными газами в расчетах
полей яркости неба
1.2.1. Методика учета молекулярного поглощения
1.2.2. Влияние поглощения на диффузную радиацию
1.2.3. Влияние спектральных аппаратных функций
1.3. Приближенный учет поглощения в расчетах яркости неба г
Выводы
Глава II. Закономерности пространственно-угловой структуры
яркости безоблачного неба.
2.1. Анализ влияния основных факторов на яркость неба 47 и ее компоненты, обусловленные однократным и многократнымрассеянием
2.2. Азимутальная зависимость яркости неба
2.3. Зависимость яркости неба от зенитного угла наблюдения
2.4. Модели полей яркости неба вблизи горизонта
2.4.1. Численная модель (база данных) яркости неба для
«окон прозрачности» атмосферы
2.4.2. Малопараметрическое описание азимутальной зависимости яркости неба над линией горизонта
2.4.3. Параметризация азимутальной зависимости многократно рассеянной радиации
2.4.4. Параметризация положения и величины максимума яркости неба в области горизонта
2.5. Экспериментальная проверка выявленных закономерностей
2.5.1. Характеристика аппаратуры, методик и условий измерений
2.5.2. Сопоставление результатов численного и натурного экспериментов
Выводы
Глава III. Разработка и апробация методик восстановления оптических характеристик аэрозоля
3.1. Методика определения аэрозольной оптической толщины по наблюдаемому максимуму яркости неба над горизонтом
3.2. Восстановление альбедо однократного рассеяния аэрозоля по потокам нисходящей радиации
3.2.1. Влияние различных факторов на потоки нисходящей диффузной радиации
3.2.2. Методика восстановления альбедо однократного рассеяния аэрозоля по спектральным потокам радиации
3.2.3. Результаты экспериментальной проверки методики восстановления альбедо однократного рассеяния аэрозоля
Выводы
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Теоретические и экспериментальные исследования пространственного распределения яркости безоблачного неба, выполненные К.С. Шифриным, Е.В. Пясковской-Фесенковой, В.В. Соболевым, В.Е. Павловым,
Г.Ш. Лившицем, М.А. Назаралиевым, Б.А. Каргиным, Т. ИакаДта и др. (см., например, [1-7,49]) сыграли важную роль в понимании процессов переноса солнечной радиации в атмосфере. Выявленные закономерности способствовали разработке методов решения прямых и обратных задач, в частности, определения оптических характеристик аэрозоля по рассеянному излучению в солнечном альмукантарате [б-16,55-59,63]. Создание глобальной сети АЕКХЖЕТ с использованием сканирующих фотометров существенно расширило информативность подходов, основанных на измерениях диффузной радиации в альмукантарате Солнца. Применение современных вычислительных технологий и развитие соответствующего математического аппарата (см., например, [16, 17]) дают возможность восстанавливать на основе фотометрических измерений микроструктуру аэрозоля, показатель преломления, индикатрису аэрозольного рассеяния и альбедо однократного рассеяния (АОР) в различных регионах земного шара. Наряду с аэрозольной оптической толщиной (АОТ), последняя характеристика имеет особое значение в связи с актуальностью проблемы “радиационного форсинга аэрозоля” [18-20]. Так, в работе К.Я. Кондратьева [18] приводится оценка суммарного аэрозольного возмущающего воздействия порядка -1.4 Вт/м2 с неопределенностью 0.7 Вт/м2. Это свидетельствует о необходимости совершенствования наших знаний об оптических и/или микрофизических свойствах аэрозоля.
Достигнутые успехи в решении прямых и обратных задач при наблюдении с поверхности Земли дневного безоблачного неба в меньшей степени касаются пригоризонтной зоны небосвода, которая до сих пор остается менее исследованной с точки зрения как натурных измерений [21], так и теоретических расчетов [22, 23]. Однако решение некоторых проблем

аэрозольная атмосфера
Каїтів) = І0М[таегАаЄаег(в) + Тк(в)]ехр[-(таег +ТЛ)»я]; (1Л6а)
аэрозольно-газовая атмосфера
<1() = ()[Айегяйег( + гд()]ехР[-(гяег+тл)т]; ОЛбЬ)
где те со для £о<80°; - оптическая толщина молекулярного
(релеевского) рассеяния.
Аналогичные выражения можно записать для геометрии горизонтального наблюдения:
Кн(0) = км гЛаег8аег(в) + Тк8к{в1 ехр[-(гйег +гд)и], (1Л7а)
(60 = /0,ААЯ 0») Гда--а-—-Г-) ехрКг +ТЛ)|И]. (1Л7Ь)
Из (1.16, 1.17) несложно получить формулы для ошибок, возникающих при неучете поглощения:
<и.=Р£МГ1-1. (1Л8а)
«о,я -РЙМГ1 х

(1.18Ь)

(Выражения для абсолютных ошибок имеют аналогичный вид, так как А=дхВАв).
Полученные соотношения показывают, что также, как для прямого излучения, пренебрежение поглощением атмосферными газами приводит к завышению радиации, а величина различий определяется наклонной оптической толщиной поглощения т%я(т). В геометрии горизонтального наблюдения (1.18Ь) ошибки возрастают с уменьшением оптической толщины (таег+Т/;), и при равенстве других оптических характеристик их величина больше, чем в альмукантарате Солнца: Приведенные выше