Параметризации молекулярного поглощения в нижней и средней атмосфере в дальнем и среднем ИК диапазонах

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проект 17-01-00100.
В данной работе представлено новое семейство параметризаций молекулярного поглощения в атмосфере Земли в частотном диапазоне 10-2000 см-1 в интервале высот от поверхности Земли до 75 км. Проведено сравнение результатов расчетов поля собственного излучения атмосферы Земли, с использованием представленных параметризаций с результатами эталонных расчетов (Line-by-Line). Рассмотрены как случай безоблачной атмосферы, так и случаи наличия облачных слоев нижнего, среднего и верхнего ярусов, обладающих большой оптической толщиной. Эталонные расчеты выполнены с разрешением по частоте излучения 0.001 см-1. При расчетах использовалось приближение горизонтальной однородной атмосферы и учитывалось молекулярное рассеяние. Для численного решения 1-мерного по пространству уравнения переноса излучения использовался новый вариант метода дискретных ординат. В расчетах использовались равномерная сетка по высоте с шагом 250 метров и равномерная сетка по зенитным углам с шагом менее 9 градусов. Коэффициенты молекулярного поглощения рассчитывались с использованием спектроскопической базы данных HITRAN 2012. Обсуждается точность представленных параметризаций, а также влияние облачных слоев на поле собственного излучения в нижней и средней атмосфере. Результаты расчетов показали, что в спектральном интервале 10-2000 см-1 в диапазоне высот от 0 до 70 км с помощью параметризации, содержащей несколько сотен модельных каналов, можно добиться точности в расчетах скоростей нагрева-выхолаживания атмосферного газа лучше 0.5 К/сутки. Для достижения точности лучше 0.2 К/сутки высота, на которой производится объединение узких спектральных каналов в широкие модельные каналы, должна находиться в пределах 40-45 км. Также результаты расчетов показали, что увеличение числа модельных каналов не всегда сопровождается повышением точности.