Том 34, номер 04, статья № 4

Аннотация:

Описываются методика и результаты комплексного эксперимента по исследованию влияния облаков верхнего яруса (ОВЯ) на поток рассеянной солнечной радиации. Оптические характеристики облаков (матрица обратного рассеяния света, оптическая толща, отношение рассеяния) и их геометрические характеристики (высоты нижней и верхней границ, вертикальная мощность) определялись на основе лидарных данных, а поток рассеянной солнечной радиации над точкой стояния лидара измерялся зенитным пиранометром. Показано, что зеркальные ОВЯ, т.е. состоящие из преимущественно горизонтально ориентированных ледяных кристаллов, существенно уменьшают поток рассеянной солнечной радиации приходящей к земной поверхности из призенитной области небосвода по сравнению с ОВЯ с такой же оптической толщей, но с хаотической ориентацией частиц.

Ключевые слова:

облака верхнего яруса, аномальное обратное рассеяние, ориентированные ледяные кристаллы, поляризационный лидар, матрица обратного рассеяния света, зенитный пиранометр, рассеянная солнечная радиация

Список литературы:

1. International Cloud Atlas. Vol. 1: Manual on the Observation of Clouds and Other Meteors. WMO, 1975. 155 p.
2. Радиационные свойства перистых облаков / под ред. Е.М. Фейгельсон. М.: Наука, 1989. 223 с.
3. Волковицкий О.А., Павлова Л.Н., Петрушин А.Г. Оптические свойства кристаллических облаков. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 198 с.
4. Baran A. A review of the light scattering properties of cirrus // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2009. V. 110. P. 1239–1260. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2009.02.026.
5. Um J., McFarquhar G.M., Hong Y.P., Lee S.-S., Jung C.H., Lawson R.P., Mo Q. Dimensions and aspect ratios of natural ice crystals // Atmos. Chem. Phys. 2015. V. 15, N 7. P. 3933–3956. DOI: 10.5194/acp-15-3933-2015.
6. Liou K.N. Influence of cirrus clouds on weather and climate processes: A global perspective // J. Geophys. Res. 1986. V. 103. P. 1799–1805.
7. Ritchie G.D., Still K.R., Rossi J., III, Bekkedal M.Y.-V., Bobb A.J., Arfsten D.P. Biological and health effects of exposure to kerosene-based jet fuels and performance additives // J. Toxic. Environ. Health, Part B. 2003. V. 6, N 4. P. 357–451. DOI: 10.1080/10937400390198655.
8. Дмитриева-Арраго Л.Р., Трубина М.А., Толстых М.А. Роль фазового состава облаков в формировании потоков коротковолновой и длинноволновой радиации // Тр. Гидрометцентра России. 2017. Вып. 363. С. 19–34.
9. Heymsfield A.J., Krämer M., Luebke A., Brown P., Cziczo D.J., Franklin C., Lawson P., Lohmann U., McFarquhar G., Ulanowski Z., Van Tricht K. Cirrus clouds // Meteor. Monogr. 2017. V. 58. DOI: 10.1175/amsmonographs-d-16-0010.1.
10. Wylie D.P., Menzel W.P., Woolf H.M., Strabala K.I. Four years of global cirrus cloud statistics using HIRS // J. Clim. 1994. V. 7, N 12. P. 1972–1986.
11. Воробьева В.В., Володин Е.М. Численное моделирование воздействия на климат путем изменения свойств облаков верхнего яруса в климатической модели ИВМ РАН // Тр. Гидрометцентра России. 2017. Вып. 363. С. 5–18.
12. Shanks J.G., Lynch D.K. Specular scattering in cirrus clouds // Proc. SPIE. 1995. V. 2578. P. 227–238. DOI: 10.1117/12.228943.
13. Borovoi A., Kustova N. Specular scattering by preferentially oriented ice crystals // Appl. Opt. 2009. V. 48, N 19. P. 3878–3885.
14. Balin Yu.S., Kaul B.V., Kokhanenko G.P., Penner I.E. Observations of specular reflective particles and layers in crystal clouds // Opt. Express. 2011. V. 19, N 7. P. 6209–6214. DOI: 10.1364/OE.19.006209.
15. Noel V., Chepfer H. A global view of horizontally oriented crystals in ice clouds from Cloud – Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation (CALIPSO) // J. Geophys. Research. 2010. V. 115. P. D00H23. DOI: 10.1029/2009JD012365.
16. Кауль Б.В., Волков С.Н., Самохвалов И.В. Результаты исследований кристаллических облаков посредством лидарных измерений матриц обратного рассеяния света // Оптика атмосф. и океана. 2003. Т. 16, № 4. С. 354–361.
17. Самохвалов И.В., Кауль Б.В., Насонов С.В., Животенюк И.В., Брюханов И.Д. Матрица обратного рассеяния света зеркально отражающих слоев облаков верхнего яруса, образованных кристаллическими частицами, преимущественно ориентированными в горизонтальной плоскости // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 5. С. 403–411.
18. Самохвалов И.В., Брюханов И.Д., Насонов С.В., Животенюк И.В., Стыкон А.П. Исследование оптических характеристик перистых облаков с аномальным обратным рассеянием // Изв. вузов. Физика. 2012. Т. 55, № 8. С. 63–67.
19. Kirillov N.S., Samokhvalov I.V. Application of an electro-optical shutter for strobing of lidar signals // Proc. SPIE. 2014. V. 9292, N 92922D. DOI: 10.1117/12.2074605.
20. Волков С.Н., Кауль Б.В., Самохвалов И.В. Методика обработки результатов лидарных измерений матриц обратного рассеяния света // Оптика атмосф. и океана. 2002. Т. 15, № 11. С. 982–986.
21. Samokhvalov I.V., Bryukhanov I.D., Ni E.V. Temporal variability of the specularity of high-level clouds according to the data on laser polarization sensing // Proc. SPIE. 2020. V. 11560, N 115604C. DOI: 10.1117/12.2575529.
22. University of Wyoming [Electronic resource]. URL: http://weather.uwyo.edu (last access: 20.01.2021).
23. Руководство гидрометеорологическим станциям по актинометрическим наблюдениям. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 222 с.
24. Абакумова Г.М., Горбаренко Е.В. Прозрачность атмосферы в Москве за последние 50 лет и ее изменения на территории России. М.: Изд-во ЛКИ, 2008. 192 с.
25. Абакумова Г.М., Незваль Е.И., Шиловцева О.А. Влияние кучевой облачности на рассеянную и суммарную ультрафиолетовую, фотосинтетически активную и интегральную солнечную радиацию // Метеорол. и гидрол. 2002. № 7. С. 29–40.
26. Zuev S.V., Krasnenko N.P., Kartashova E.S. Cloud identification using actinometrical data // IOP Conf. Ser. Earth Environm. Sci. 2017. V. 96, N 1. P. 012013. DOI: 10.1088/1755-1315/96/1/012013.
27. Zuev S.V., Krasnenko N.P., Kartashova E.S. Using actinometric data for identification of cumulus clouds // Proc. SPIE. 2017. V. 10466, N 1046638. DOI: 10.1117/12.2286585.
28. Зуев С.В. Многоэлементный ориентированный измеритель характеристик солнечного излучения // Оптика атмосф. и океана. 2019. Т. 32, № 6. С. 504–508.
29. Samokhvalov I.V., Bryukhanov I.D., Zuev S.V., Zhivotenyuk I.V. Effect of specular high-level clouds on solar radiation fluxes according to the data of the lidar-actinometric experiment // Proc. SPIE. 2020. V. 11560, N 115604D. DOI: 10.1117/12.2575530.
30. Samokhvalov I.V., Bryukhanova V.V., Bryukhanov I.D., Zhivotenyuk I.V., Ni E.V., Zuev S.V., Cheredko N.N. Optical and radiative characteristics of cirrus from the data of three-year lidar and actinometric research at Tomsk State University // Russ. Phys. J. 2020. V. 63, N 4. P. 616–624. DOI: 10.1007/s11182-020-02074-8.
31. Movable Type Ltd. URL: http://www.movable-type.co.uk (last access: 20.01.2021).