Поляризационные характеристики полей солнечной радиации в атмосфере над неоднородными ландшафтами

В докладе представлены результаты исследования полей солнечной радиации в рассеивающей атмосфере над неоднородными подстилающими поверхностями. Мотивацию к исследованию составляют два основных вопроса: 1) насколько измерения поляризации важны для оценки оптических толщин атмосферного аэрозоля и 2) степень влияния неоднородного ландшафта земной поверхности.
Компьютерное моделирование проводилось прямым численным решением уравнения переноса излучения в двумерной области с помощью конечно-разностного алгоритма на основе метода дискретных ординат (ДО). Угловые распределения параметров Стокса на сфере аппроксимировались Гауссовской квадратурной формулой 29го порядка точности (302 узла на сфере). Валидация алгоритма проводилась сравнением с эталонными результатами численного решения одномерного уравнения переноса в однородной плоскослоистой среде с консервативным Рэлеевским рассеянием [1]. Также проводилось компьютерное моделирование трехмерно-неоднородных сцен с плоскослоистой рассеивающей атмосферой и неоднородной подстилающей поверхности.
Проведено численное моделирование рассеяния солнечной радиации в атмосфере как для Рэлеевского закона рассеяния, так и для мелкодисперсной фракции аэрозоля с умеренно анизотропной фазовой функцией рассеяния. Матрицы рассеяния рассчитывались для сферических частиц методом Т-матриц [2] с помощью общедоступных компьютерных алгоритмов на языке Фортран. Для различных конфигураций наблюдения рассеянного излучения, вычислялась и анализировалась Байесовская функция правдоподобия. По результатам моделирования проводились Байесовские оценки оптической толщи как самостоятельно, так и совместно с другими параметрами модели (альбедо однократного рассеяния, полусферическое альбедо ламбертовского отражения подстилающей поверхности и т.д. ) для одномерной и трехмерной моделей. В докладе обсуждается целесообразность обработки данных поляризационных измерений в различных наблюдательных ситуациях.
Исследование частично поддержано проектом конкурса ориентированных физических исследований РФФИ 13-02-12065 “Фундаментальные задачи микроволнового дистанционного зондирования Земли из космоса” и Международным институтом космической науки (International Space Science Institute, Берн, Швейцария).
Автор благодарит администрацию Научно-Исследовательского Вычислительного Центра (НИВЦ) за предоставление доступа к вычислительным ресурсам суперкомпьютерного комплекса параллельных вычислений СКИФ-ГРИД МГУ "Чебышев" [3].
Список литературы
1. http://www.iup.uni-bremen.de/~alexk/
2. Mishchenko, M. I., 2000: Calculation of the amplitude matrix for a nonspherical particle in a fixed orientation, Appl. Opt. 39, 1026-1031.
3. Воеводин Вл.В., Жуматий С.А., Соболев С.И., Антонов А.С., Брызгалов П.А., Никитенко Д.А., Стефанов К.С., Воеводин Вад.В. Практика суперкомпьютера "Ломоносов" // Открытые системы. - Москва: Издательский дом "Открытые системы", 2012. - 7