Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 5. С. 285-299
Влияние оптических параметров атмосферы на характеристики солнечной радиации
А.В. Васильев
1 , И.Н. Мельникова
1, 2 , С.С. Новиков
1 1 Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
2 Российский государственный гидрометеорологический университет, Санкт-Петербург
Одобрена к печати: 29.08.2017
DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-5-285-299
Работа посвящена исследованию зависимостей характеристик солнечной радиации от оптических моделей атмосферы Земли. В статье приведены результаты для отраженного и пропущенного атмосферой полусферических потоков, лучистого притока, доли рассеянной радиации в пропущенном потоке и вклада разных порядков рассеяния в безоблачной и облачной атмосфере. Рассмотрены разные значения оптических параметров атмосферы, альбедо подстилающей поверхности и геометрии освещения. Для расчетов использованы компьютерные коды, составленные для моделей однородной атмосферы и реализующие четыре метода теории переноса: приближение однократного рассеяния, метод Эддингтона, метод Монте-Карло и метод асимптотических формул. В результате выявлены значения параметров, для которых зависимости лучистого притока от зенитного угла Солнца и отраженного потока от оптической толщины минимально слабые и описываются линейными функциями, зависящими от оптической толщины. Предложенные простые линейные аппроксимации зависимостей позволяют легко оценить радиационные характеристики при решении обратных задач дистанционного зондирования — восстановления оптических параметров атмосферы и поверхности, в технических задачах при выборе типов солнечных батарей, при осуществлении интегрирования по зенитному углу солнца.
Ключевые слова: солнечная радиация, полусферический поток, лучистый приток тепла, альбедо подстилающей поверхности, оптическая толщина, вероятность выживания кванта
Полный текстСписок литературы:
- Васильев А.В., Кузнецов А.Д., Мельникова И.Н. Дистанционное зондирование окружающей среды из космоса: практикум. СПб: Балт. гос. техн. ун-т, 2008. 133 с.
- Васильев А.В., Кузнецов А.Д., Мельникова И.Н. Аппроксимация многократно рассеянного солнечного излучения в рамках приближения однократного рассеяния // Ученые записки. 2016. № 42. С. 94–104.
- Гинзбург А.С., Губанова Д.П., Минашкин В.М. (2008а) Влияние естественных и антропогенных аэрозолей на глобальный и региональный климат // Рос. хим. журн. 2008. Т. 52. № 5 С. 112–119.
- Гинзбург А.С., Романов С.В., Фомин Б.А. (2008б) Использование радиационно-конвективной модели для оценки температурного потенциала парниковых газов // Изв. РАН. Сер. Физика атмосферы и океана. 2008. Т. 44. № 3. С. 324–331.
- Марчук Г.И. Метод Монте-Карло в атмосферной оптике. Новосибирск: Наука, 1988. 263 с.
- Минин И.Н. Теория переноса излучения в атмосферах планет. М.: Наука, 1988. 264 с.
- Сушкевич Т.А. Математические модели переноса излучения. М.: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2005. 601 с.
- Dong X., Ackerman T.P., Clothiaux E.E. Parameterizations of the microphysical and shortwave radiative properties of boundary layer stratus from ground-based measurements // J. Geophysical Research. 1998. Vol. 103. No. D24. P. 31681–31693.
- Gao R.S., Hall S.R., Swartz W.H., Schwarz J.P., Spackman J.R., Watts L.A., Fahey D.W., Aikin K.C., Shetter R.E., Bui T.P. Calculations of solar shortwave heating rates due to black carbon and ozone absorption using in situ measurements // J. Geophysical Research. 2008. Vol. 113. No. D14203. P. 1–11.
- Harshvardhan, King M.D. Comparative accuracy of diffuse radiative properties computed using selected multiple scattering approximations // J. Atmospheric Sciences. 1993. Vol. 50. P. 247–259.
- Henyey L., Greenstain J. Diffuse radiation in Galaxy // Astrophysical J. 1941. Vol. 93. No. 1. P. 70–83.
- Joseph J.H., Wiscombe W.J., Weiman J.A. The delta-Eddington approximation for radiative flux transfer // J. Atmospheric Sciences. 1976. Vol. 33. P. 2452–2459.
- Koepke P., Hess M., Bretl S., Seefeldner M. UV irradiance on the human skin: Effects of orientation and sky obstructions // Current Problems in Atmospheric Radiation. Proc. Conf. IRS 2008. 2009. P. 53–56.
- Kondratyev K.Ya., Fedorova M.P. Radiation regime of inclined surfaces. WMO Techn. Note No. 152. Geneva, 1977. 82 p.
- Radiative transfer in scattering and absorbing atmospheres: Standard Computational Proc. / ed. Lenoble J. Hampton, Virginia, USA: A. DEEPAK Publishing, 1985. 314 p.
- Prasolov A.V. Some Quantitative Methods and Models in Economic Theory. N.Y.: Nova Science Publishers, 2016. 284 p.