ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

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 текст

Список литературы:

  1. 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
  2. Васильев А.В., Мельникова И.Н. Экспериментальные модели атмосферы и земной поверхности: Учебное пособие. СПб: Изд-во БГТУ «Военмех». 2010. 226 c
  3. 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)
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. 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
  8. 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
  9. 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
  10. 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
  11. Melnikova I., Vasilyev A. Short-wave solar radiation in the Earth atmosphere. Calculation. Observation. Interpretation. Springer-Verlag GmbH&Co.KG. Heidelberg. 2004. 320 p
  12. 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
  13. 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
  14. 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
  15. 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
  16. 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