| В этой книге авторы рассмотрели два эффективных метода расчета потоков и интенсивностей солнечной радиации в безоблачной и облачной атмосфере: численный – метод Монте-Карло для применения в модели безоблачной атмосферы и аналитический – метод асимптотических формул для модели сплошной облачности. Показаны преимущества каждого из методов для расчетов радиационных характеристик в атмосфере в безоблачных и облачных условиях. Методы рассмотрены достаточно подробно (буквально вплоть до уровня расчетных алгоритмов), для того, чтобы заинтересованные исследователи могли ими непосредственно воспользоваться. Исследова-ны погрешности результатов, к которым приводят рассмотренные методы расчета. В вводной части (главы 1 и 2) определены используемые физические характеристики и понятия и кратко пояснены основные законы распространения солнечной радиации в атмосфере. В описании экспериментальной части исследования основной упор сделан на методические особенности проведения измерений для оптимизации точности измерений. Аппаратура непрерывно совершен-ствуется, но рассмотренные детали выполнения радиационных экспериментов, как мы надеемся, могут оказаться полезными для будущих исследователей. Подробно проанализированы источники погрешностей измерений и обработки данных и предложены возможности их минимизации. Разработанные алгоритмы обработки экспериментальных данных основываются на методах математической статистики и если и не применимы впрямую к данным других экспериментов, тем не менее, полезны для изучения, так как общие принципы обработки больших объемов экспериментальных данных достаточно фундаментальны. Авторы надеются, что накопленный опыт проведения радиационных измерений в атмосфере и обработки их результатов окажется полезным для специалистов.
Приведенные примеры результатов измерений: вертикальные профили и спектральные зависимости полусферических нисходящего и восходящего потоков солнечной радиации представлены на рисунках для наглядности и в таблицах - для желающих использовать представ-ленные данные в радиационных моделях тех или иных условий в атмосфере или для применения в качестве начальных данных в обратных задачах атмосферной оптики. Для заинтересованных лиц напоминаем, что имеющаяся база данных достаточно обширна.
Следует также особо отметить развитую классификацию коэффициентов спектральной яркости для различных типов подстилающей поверхности. Полученные результаты позволяют c одной стороны эффективно идентифицировать тип подстилающей поверхности и с другой стороны вполне адекватно учитывать отражение радиации от поверхности в задачах атмосферной оптики.
Детально изложены разработанные авторами численный и аналитический методы восстановления параметров атмосферы из дан-ных измерений солнечной радиации, полученных в условиях чистого неба и в условиях сплошной облачности. Большое внимание уделено вопросам корректности обратной задачи. Проведен тщательный анализ погрешностей и области применимости рассмотренных методов в каждом конкретном случае, что по существу является анализом устойчи-вости решения обратной задачи. Подробно изложенные алгоритмы анализа и решения обратных задач могут быть применены и к другим подобным данным.
Применение разработанных методов к интерпретации радиацион-ных измерений позволило получить новые сведения – спектральную и вертикальную зависимости оптических параметров безоблачной и облачной атмосферы. Приведены примеры профилей и спектральных зависимостей оптических параметров атмосферы, атмосферных аэрозо-лей, облачности и подстилающей поверхности, полученных в результате использования экспериментальных данных. Представленные здесь, а также имеющиеся в нашей базе данных, результаты дают возможность их использования в качестве оптических моделей атмосферы в разнообразных условиях.
На основе полученных из наблюдений оптических параметров облачной атмосферы предложен механизм влияния многократного рассеяния радиации каплями облака на увеличение истинного поглоще-ния радиации атмосферными аэрозолями и вклада молекулярного рассеяния и поглощения в указанный процесс. Предложены эмпиричес-кие формулы для количественной оценки этого влияния, позволяющие корректировать оптические модели облачности при выполнении радиационных расчетов, и проведены соответствующие оценки для валидации полученных оптических параметров облачной атмосферы.
Указанный механизм воздействия многократного рассеяния на процесс переноса излучения в оптически толстой среде, состоящей из нескольких компонент (капли, молекулы, аэрозоли) применен к объяс-нению эффекта аномального (избыточного) поглощения радиации облачными слоями в видимой области спектра. До сих пор этот эффект не имел адекватной трактовки. Фундаментальное значение аномального поглощения коротковолновой радиации заключается в необходимости изменения взглядов на формирование глобального климата Земли.
В заключение авторы хотят заметить, что они надеются на продолжение экспериментальных исследований закономерностей распространения солнечной радиации в атмосфере, потому что только экспериментальные данные позволяют получать реальные значения характеристик радиации и параметры атмосферы, что в свою очередь необходимо в частности для корректных погодных и климатических прогнозов. |
