Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10. №4. С. 175-187
Учет погрешностей и регуляризация результатов решения обратной задачи оптики облаков в коротковолновой области спектра
М.Д. Гения
, А.Д. Кузнецов
, И.Н. Мельникова
Российский государственный гидрометеорологический университет, Санкт-Петербург, Россия
В работе рассматриваются результаты решения обратной задачи оптики облаков на основе самолетных радиационных измерений в коротковолновой области спектра. Алгоритм обработки результатов самолетных радиационных измерений НАСА и полученные при этом результаты представлены ранее (Мельникова и др., 2009; Гения и др., в печати). В данной работе анализируется влияние погрешностей измерений, схемы расчета угловых функций и метода решения обратной задачи оптики облаков на точность восстановления оптических параметров. Поскольку в работе использован аналитический подход на основе обратных асимптотических формул теории переноса, то вычисление погрешностей восстановления оптических параметров выполняется аналитически. Изложена процедура регуляризации решения. Получены значения искомых параметров в восьми спектральных каналах из измерений над, под облаком и внутри облака на 16 уровнях. Результаты сравниваются с оптическими параметрами, полученными из российских самолетных спектральных измерений потоков солнечной радиации, выполненных в 70–80-х годах в Ленинградском (теперь Санкт-Петербургском) университете.
Ключевые слова: солнечная радиация, интенсивность рассеянной радиации, погрешности измерений, обратная задача атмосферной оптики, регуляризация решения, оптические параметры облака, solar radiation, intensity, radiation field, inverse problem, cloud optical parameters
Полный текстСписок литературы:
- Васильев А.В., Мельникова И.Н. Методы прикладного анализа результатов натурных измерений в окружающей среде: Учебное пособие. СПб: аИзд-во БГТУ «Военмех». 2009. 370 с
- Васильев А.В., Мельникова И.Н. Экспериментальные модели атмосферы и земной поверхности: Учебное пособие. СПб: Изд-во БГТУ «Военмех». 2010. 226 c
- Гения М.Д., Кузнецов А.Д., Мельникова И.Н., Гатебе Ч. Восстановление оптических параметров облаков из самолетных измерений. Погрешности и регуляризация решения // Оптика атмосферы и океана (в печати)
- Гения М.Д., Кузнецов А.Д., Мельникова И.Н., Гатебе Ч. Результаты обработки самолетных измерений интенсивности рассеянной солнечной радиации в облачной атмосфере // Ученые записки РГГМУ. 2013. No 27. С. 77–93
- Мельникова И.Н., Никитин С.А, Гатебе Ч. Алгоритм восстановления оптических параметров протяженной облачности из самолетных, спектральных измерений интенсивности солнечной радиации // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса: Сб. ИКИ РАН. 2009. С. 176–186
- Gatebe C.K., Butler J.J., Cooper J.W., Kowalewski M., King M.D. Characterization of errors in the use of integrating-sphere systems in the calibration of scanning radiometers // Applied Optics. 2007. V. 46. No. 31. P. 7640–7651
- Gatebe C.K., King M.D., Platnick S., Arnold T., Vermote E.F., Schmid B. Airborne spectral measurements of surface-atmosphere anisotropy for several surfaces and ecosystems over southern Africa // J. Geophys. Res. 2003. V. 108. D13
- King M.D. Determination of the scaled optical thickness of cloud from reflected solar radiation measurements // J. Atmos. Sci. 1987. V. 44. P. 1734–1751
- King M.D., Radke L., Hobbs P.V. Determination of the spectral absorption of solar radiation by marine stratocumulus clouds from airborne measurements within clouds // J. Atmos. Sci. 1990. V. 47. P. 894–907
- Kondratyev K.Ya., Binenko V.I., Vasilyev O.B., Grishechkin V.S. Spectral radiative characteristics of stratus clouds according CAENEX and GATE data // Proceedings of Symp. Rad. in Atm. Garmisch-Partenkirchen. Science Press. 1976. P. 572–577
- Melnikova I., Vasilyev A. Short-wave solar radiation in the Earth atmosphere. Calculation. Observation. Interpretation. Springer-Verlag GmbH&Co.KG. Heidelberg. 2004. 320 p
- Melnikova I.N., Domnin P.I., Radionov V.F., Mikhailov V.V. Optical clouds characteristics derived from measurements of reflected or transmitted solar radiation // J. Atmos. Sci. 2000. V. 57. No. 6. P. 2135–2143
- Melnikova I.N., Mikhailov V.V. Vertical profile of spectral optical parameters of strati clouds from airborne radiative measurements // J. Geophys. Res. 2001. V. 106. No. D21. P. 27465–27471
- Rozanov V.V., Kokhanovsky A.A. Semianalytical cloud retrieval algorithm as applied to the cloud top altitude and the cloud geometrical thickness determination from top-of-atmosphere reflectance measurements in the oxygen A band // J. Geophys. Res. 2004. V. 109. D05202. P. 27235–27241
- Stephens G.L. Optical properties of eight water cloud types // Technical Paper of CSIRO. Atmos. Phys. Division Aspendale. Australia. 1979. V. 36. P. 1–35
- Varotsos C.A., Melnikova I.N., Cracknell A.P., Tzanis C., Vasilyev A.V. New spectral functions of the near-ground albedo derived from aircraft diffraction spectrometer observations // Atmospheric Chemistry and Physics. 2013. V. 13. P. 16211–16245