Том 22, номер 05, статья № 10

Аннотация:

Для оценки возможности применения оптико-акустического прибора для измерения радиационного притока тепла (РПТ) на основе полинейных расчетов проведены численные эксперименты, имитирующие измерения идеальным (линейным) и реальным приборами. Величина погрешности реального прибора оценивается относительно идеального. Для этого рассчитывается длинноволновый РПТ в лучеприемниках различного размера с концентрациями водяного пара и углекислого газа и спектральным составом падающего излучения, характерными для приземного слоя атмосферы. Также рассматриваются некоторые гипотетические ситуации, позволяющие смоделировать широкий диапазон условий в приземном слое атмосферы и оценить зависимость от них погрешности измерения. Полинейный расчет поглощения выполнялся с использованием базы данных HITRAN.
Показано, как связаны между собой относительная погрешность, обусловленная нелинейностью поглощения, с размером лучеприемника и условиями измерения. В особенности эта связь важна, когда в точке измерения наблюдаются большие вертикальные градиенты температуры. При размере лучеприемника не более 2 см и при нормальных условиях в приземном слое атмосферы погрешность не превышает 10–20%. Расчет подтверждает допустимость использования оптико-акустических приборов для прямого измерения радиационного притока тепла в атмосфере.

Ключевые слова:

полинейный расчет поглощенной радиации, радиационный приток тепла (РПТ), оптико-акустический приемник (спектрофон), радиационный баланс объема воздуха, парниковые газы

Список литературы:

1. Gergen J.L. Black ball observations and the radiation chart // J. Meteorol. 1958. V. 15. N 4. P. 350-368.
2. Funk J.P. Behaviour of freely exposed absorbers in radiation fields // J. Opt. Soc. Amer. 1960. V. 50. N 10. P. 986-991.
3. Костяной Г.Н. О связи радиационной температуры радиационно непрозрачного тела с радиационным изменением температуры среды // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1966. Т. 2. № 5. С. 501-507.
4. Кондратьев К.Я. О возможности прямых измерений лучистого притока тепла // Проблемы физики атмосферы. Сб. 1. Л.: Изд-во ЛГУ, 1963. С. 3-16.
5. Жаров В.П., Летохов В.С. Лазерная оптико-акустическая спектроскопия. М.: Наука, 1984. 317 с.
6. Макушкин Ю.С. (отв. ред.). Оптико-акустический метод в лазерной спектроскопии атмосферных газов. Новосибирск: Наука, 1984. 128 с.
7. Елисеев А.А. Оптико-акустический метод прямого измерения радиационного притока тепла в атмосфере // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1977. Т. 13. № 10. С. 1018-1024.
8. Foot J.S. Spectrophone measurements of the absorption of solar radiation by aerosol // Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. 1979. V.105. N 443. P. 275-283.
9. Eliseyev A.A., Rumyantsev D.V. An actual and an ideal radiation heat flux divergence detectors, a line-by-line calculation of longwave radiation absorption in measurements by spectrophone // Current problems in atmospheric radiation: Int. Sympos. Abstracts. St.-Petersburg: St.-Petersburg State University, 2000. P. 232.
10. Каждан Р.М., Шехтер Ф.Н. Некоторые результаты расчета радиационного изменения температуры в пограничном слое атмосферы // Тр. ГГО им. А.И. Воейкова. 1962. Вып. 127. C. 26-34.
11. Кондратьев К.Я. Актинометрия. Л.: Гидрометеоиздат, 1965. 690 с.
12. Елисеев А.А., Привалов В.И., Парамонова Н.Н., Утина З.М. Экспериментальное исследование притоков тепла в приземном слое атмосферы // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2002. Т. 38. № 5. С. 649-657.
13. Rothman L.S., Rinsland C.P., Goldman A., Massie S.T., Edwards D.P., Flaud J.-M., Perrin A., Camy-Peyret C., Dana V., Mandin J.-Y., Schroeder J., Mcann A., Gamache R.R., Wattson R.B., Yoshino K., Chance K.V., Jucks K.W., Brown L.R., Nemtchinov V., Varanasi P. The HITRAN molecular spectroscopic database and hawks (HITRAN atmospheric workstation): 1996 edition // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 1998. V. 60. N 5. P. 665-710.
14. Фролов А.Д., Шашков А.А. О применении прямого расчета поглощения ИК-радиации к задаче определения общего содержания СО² в вертикальном столбе атмосферы // Тр. ГГО им. А.И. Воейкова. 1976. Вып. 369. С. 41-47.
15. Воронкова Е.М., Гречушников Б.Н., Дистлер Г.И., Петров И.П. Оптические материалы для инфракрасной техники. М.: Наука, 1965. 180 с.