Том 21, номер 03, статья № 1

Аннотация:

Приведен краткий обзор современных моделей стохастической облачности. Представлены обобщенные формулы метода замкнутых уравнений для расчета средних потоков и полей яркости в статистически однородной пуассоновской модели разорванной облачности с учетом молекулярного поглощения и взаимодействия излучения с аэрозолем и подстилающей поверхностью. Описан подход, разработанный для уменьшения трудоемкости расчетов средних спектральных потоков в ближнем ИК-диапазоне 0,7-3,6 мкм, объединяющий методы замкнутых уравнений и зависимых испытаний. Представлено сопоставление расчетов средних потоков в статистически однородной пуассоновской модели облаков с результатами моделирования в частично интегрированной каскадной и гауссовской моделях разорванной облачности, которые ранее прошли валидацию на реалистических облачных структурах подсеточного масштаба.

Список литературы:

1. Журавлева Т.Б. Моделирование переноса солнечного излучения в различных атмосферных условиях. Часть I: Детерминированная атмосфера // Оптика атмосф. и океана. 2008. Т. 21. № 2. С. 99-114.
2. Зуев В.Е., Титов Г.А. Оптика атмосферы и климат. Томск: Изд-во "Спектр" ИОА СО РАН, 1996. 271 с.
3. Мулламаа Ю.-А.Р., Сулев М.А., Пылдмаа В.К., Охвриль Х.А., Нийлиск Х.Ю., Алленов М.И., Чубаков Л.Г., Кууск А.Е. Стохастическая структура полей облачности и радиации. Тарту: Академия наук ЭССР, Институт физики и астрономии, 1972. 281 с.
4. Каргин Б.А., Пригарин С.М. Имитационное моделирование кучевой облачности для исследования процессов переноса солнечной радиации в атмосфере методом Монте-Карло // Оптика атмосф. и океана. 1994. Т. 7. № 9. С. 1275-1287.
5. Рублев А.Н., Голомолзин В.П. Моделирование кучевой облачности. Препринт / ИАЭ-5567.16. М., 1992. 12 с.
6. Геогджаев И.В., Кондранин Т.В., Рублев А.Н., Чубарова Н.Е. Моделирование переноса УФ-радиации через разорванную облачность и сравнение с экспериментом // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 1997. Т. 33. № 5. С. 680-686.
7. Пригарин С.М., Маршак А.Л. Численная имитационная модель разорванной облачности, адаптированная к результатам наблюдений // Оптика атмосф. и океана. 2005. Т. 18. № 3. С. 256-263.
8. Evans K.F., Wiscombe W.J. An Algorithm for generating stochastic cloud fields from radar profile statistics // Atmos. Res. 2004. V. 72. P. 263-289.
9. Venema V., Meyer S., Garcia S., Knifka A., Summer C., Crewell S., Lohnert U., Trautmann T., Macke A. Surrogate cloud fields generated with iterative amplitude adapted Fourier transform algorithm // Tellus. 2006. V. 58A. N 1. P. 104-120.
10. Федер Е. Фракталы. М.: Мир, 1991. 260 с.
11. Lovejoy S. Area-perimeter relation of rain and clouds areas // Science. 1982. V. 216. N 4542. P. 185-187.
12. Cahalan R.F., Ridgway W., Wiscombe W.J., Bell T.L., Snider J.B. The albedo of fractal stratocumulus clouds // J. Atmos. Sci. 1994. V. 51. P. 2434-2455.
13. Cahalan R., Snider J. Marine stratocumulus structure // Remote Sens. Environ. 1989. V. 28. P. 95-107.
14. Davis A., Marshak A., Wiscombe W., Cahalan R. Scale-invariance in liquid water distributions in marine stratocumulus. Part I: Spectral properties and stationarity issues // J. Atmos. Sci. 1996. V. 53. N 11. P. 1538-1558.
15. Marshak A., Davis A., Wiscombe W., Cahalan R. Scale-invariance of liquid water distributions in marine stratocumulus. Part 2: Multifractal properties and intermittency issues // J. Atmos. Sci. 1997. V. 54. N 11. P. 1423-1444.
16. Lovejoy S., Davis A., Gabriel P., Schertzer D., Austin G.L. Discrete angle radiative transfer I: Scaling and similarity, universality and diffusion // J. Geophys. Res. D. 1990. V. 95. N 8. P. 11699-11715.
17. Cahalan R., Joseph J. Fractal statistics of cloud fields // Mon. Weather Rev. 1989. V. 117. N 2. P. 261-272.
18. Benassi A., Szczap F., Davis A., Masbou M., Cornet C., Bleuyard P. Thermal radiative fluxes through inhomogeneous cloud fields: A Sensitivity Study using new stochastic cloud generator // Atmos. Res. 2004. V. 72. N 1-4. P. 291-315.
19. Di Giuseppe F., Tompkins A. Effect of spatial organization on solar raditive transfer in three dimensional idealized stratocumulus cloud fields // J. Atmos. Sci. 2003. V. 60. N 15. P. 1774-1794.
20. Avaste O., Vainikko G. Calculation of the mean values of intensities and fluxes in broken clouds // IAMAP/IAGA International Union of Geodesy and Geophysics, XV General Asembly. M., 1971. 24 p.
21. Журавлева Т.Б., Титов Г.А. Статистические характеристики нерассеянного излучения при кучевой облачности. Оптико-метеорологические исследования атмосферы. Новосибирск: Наука, 1987. C. 108-119.
22. Марчук Г.И., Михайлов Г.А., Назаралиев М.А., Дарбинян Р.А., Каргин Б.А., Елепов Б.С. Метод Монте-Карло в атмосферной оптике. Новосибирск: Наука, 1976. 280 с
23. Titov G.A., Zhuravleva T.B., Zuev V.E. Mean radiation fluxes in the near-IR spectal range: Algorithms for calculation // J. Geophys. Res. D. 1997. V. 102. N 2. P. 1819-1832.
24. Титов Г.А., Журавлева Т.Б. Сравнение 2 методов расчета средних потоков солнечной радиации в двухслойной разорванной облачности (видимый диапазон) // Оптика атмосф. и океана. 1999. Т. 12. № 3. C. 207-214.
25. Облака и облачная атмосфера: Справочник / Под ред. И.П. Мазина и А.Х. Хргиана. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 647 с.
26. Пригарин С.М., Журавлева Т.Б., Воликова П.В. Пуассоновская модель многослойной разорванной облачности // Оптика атмосф. и океана. 2002. Т. 15. № 10. С. 917-924.
27. Малваджи Ф., Помранинг Г. Перенос излучения в стохастической атмосфере // Оптика атмосф. и океана. 1993. Т. 6. № 9. С. 1064-1090.
28. Malvagi F., Byrne R.N., Pomraning G., Somerville R.C.J. Stochastic radiative transfer in a partially cloudy atmosphere // J. Atmos. Sci. 1993. V. 50. N 14. P. 2146-2158.
29. Lane-Veron D., Somerville R. Stochastic theory of radiative transfer through generalized clouds fields // J. Geophys. Res. 2004. V. 109. D18113, doi: 10.1029/2004JD004524
30. Lane D., Goris E., Somerville R. Radiative transfer through broken clouds: Observations and model validation // J. Climate. 2002. V. 15. N 20. P. 2921-2933.
31. Валентюк А.Н., Предко К.Г. Оптическое изображение при дистанционном наблюдении. Минск: Наука и техника, 1991. 359 с.
32. Дейрменджан Д. Рассеяние электромагнитного излучения сферическими полидисперсными частицами. М.: Мир, 1971. 298 с
33. Радиация в облачной атмосфере / Под ред. Е.М. Фейгельсон. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 280 с.
34. Зуев В.Е. Распространение видимых и инфракрасных волн в атмосфере. М.: Сов. радио, 1970. 495 с.
35. Голубицкий Б.М., Москаленко Н.И. Функции спектрального пропускания в полосах паров H2O и CO2 // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1968. Т. IV. № 3. C. 346-359.
36. Москаленко Н.И. Функции спектрального пропускания в полосах паров H₂O, O₃, N₂O и N₂ // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1969. Т. V. № 11. C. 1179-1190.
37. Филлипов В.Л. Некоторые результаты численного эксперимента к обоснованию выбора параметров функций пропускания атмосферных газов при неразрешенной структуре спектра // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1973. Т. IX. № 7. C. 774-775.
38. Зуев В.Е., Комаров В.С. Статистические модели температуры и газовых компонент атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 264 с
39. Чубарова Н.Е., Рублев А.Н., Троценко А.Н., Трембач В.В. Вычисление потоков солнечного излучения и сравнение с результатами наземных измерений в безоблачной атмосфере // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 1999. Т. 35. № 1. С. 222-239.
40. Petty G.W. Area-average solar radiative transfer in three-dimensionally inhomogeneous clouds: The independently scattering cloudlet model // J. Atmos. Sci. 2002. V. 59. N 20. P. 2910-2929.
41. Kassianov E., Ackerman T.P., Marchand R., Ovtchinnikov M. Stochastic radiative transfer in multilayer broken clouds. Part II: validation test // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2003. V. 77. N 4. P. 395-416.
42. Журавлева Т.Б., Титов Г.А. Статистические характеристики уходящей коротковолновой радиации // Исслед. Земли из космоса. 1989. № 5. С. 81-87.
43. Журавлева Т.Б., Маршак А.Л. К вопросу о валидации пуассоновской модели разорванной облачности // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2005. Т. 41. № 6. C. 783-797.
44. Журавлева Т.Б., Рублев А.Н., Удалова Т.А., Чеснокова Т.Ю. О вычислении фотосинтетически активной радиации при оценках параметров углеродного баланса наземных экосистем // Оптика атмосф. и океана. 2006. Т. 19. № 1. С. 64-68.
45. Cahalan R.F. Bounded cascade clouds: Albedo and effective thickness // Nonlinear Processes in Geophys. 1994. V. 1. N 1. P. 156-167.
46. Marshak A., Davis A., Wiscombe W.J., Ridgway W., Cahalan R.F. Biases in shortwave column absorption in the presence of fractal clouds // J. Climate. 1998. V. 11. N 3. P. 431-446.
47. Михайлов Г.А. Весовые методы Монте-Карло. Новосибирск: Изд. СО РАН, 2000. 247 c.
48. Barker H., Wielicki B., Parker L. A parameterization for computing grid-averaged solar fluxes for inhomogeneous marine boundary layer clouds. Part II: Validation using satellite data // J. Atmos. Sci. 1996. V. 53. N 16. P. 2304-2316.
49. Trembach V.V., Rublev A.N., Udalova T.A. Mathematical simulation of surface solar radiation distribution at broken clouds conditions // IRS 2000: Current Problems in Atmospheric Radiation. W.L. Smith and Yu.M. Timofeyev (Eds.). A. Deepak Publishing, Hampton, Virginia. 2001. P. 1058-1060.
50. Шметер С.М. Термодинамика и физика конвективных облаков. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 288 с.
51. Hook S.J. ASTER Spectral Library: Johns Hopkins University (JHU) spectral library; Jet Propulsion Laboratory (JPL) spectral library; The United States Geological Survey (USGS-Reston) spectral library. 1998. Dedicated CD-ROM. Version 1.2.