Том 26, номер 11, статья № 11

Журавлева Т. Б., Сакерин С. М., Бедарева Т. В., Кабанов Д. М., Насртдинов И. М., Чеснокова Т. Ю. Потоки солнечной радиации в безоблачной атмосфере Западной Сибири: сравнение результатов моделирования и натурных измерений. // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т. 26. № 11. С. 985-994.    PDF
Скопировать ссылку в буфер обмена

Аннотация:

Представлено сравнение результатов расчетов и измерений потоков нисходящей солнечной радиации на поверхности Земли, выполненных в безоблачной атмосфере летом 2010–2012 гг. в фоновом районе бореальной зоны Сибири (г. Томск). Сопоставление выполнено с учетом инструментальных ошибок и погрешностей определения характеристик атмосферы. Для задания оптических характеристик аэрозоля использованы данные фотометрических наземных измерений, полученных на Томской станции сети AERONET. Показано, что относительные различия модельных и экспериментальных значений потоков прямой и суммарной радиации в среднем не превышают 1 и 3% соответственно.

Ключевые слова:

аэрозоль, прямая и рассеянная солнечная радиация, натурный эксперимент, численное моделирование

Список литературы:

1. Kato S., Ackerman T.P., Clothiaux E.E., Mather J.H., Mace G.G., Wesely M.L., Murcray F., Michalsky J. Uncertainties in modeled and measured clear-sky surface shortwave irradiances // J. Geophys. Res. D. 1997. V. 102, N 22. P. 25,881–25,898, doi:10,1029/97JD01841.
2. Halthore R.N., Schwartz S.E., Michalsky J.J., Anderson G.P., Ferrare R.A., Holben B.N., Brink H.M.T. Comparison of model estimated and measured direct-normal solar irradiance // J. Geophys. Res. D. 1997. V. 102, N 25. P. 29,991–30,002, doi:10,1029/97JD02628.
3. Halthore R.N., Schwartz S.E. Comparison of model estimatedand measured diffuse downward irradiance at surface in cloud-free skies // J. Geophys. Res. D. 2000. V. 105, N 15. 20,165–20,177, doi:10,1029/2000JD900224.
4. Henzing J.S., Knap W. H., Stammes P., Apituley A., Bergwerff J.B., Swart D.P.J., Kos G.P.A., ten Brink H.M. Effect of aerosols on the downward shortwave irradiances at the surface: Measurements versus calculations with MODTRAN4,1 // J. Geophys. Res. D. 2004. V. 109, N 14, doi:10,1029/2003JD004142.
5. Michalsky J.J., Anderson G.P., Barnard J., Delamere J., Gueymard C., Kato S., Kiedron P., McComiskey A., Ricchiazzi P. Shortwave radiative closure studies for clear skies during the Atmospheric Radiation Measurement 2003 Aerosol Intensive Observation Period // J. Geophys. Res. D. 2006. V. 111, N 14, doi:10,1029/ 2005JD006341.
6. Nowak D., Vuilleumier L., Long C.N., Ohmura A. Solar irradiance computations compared with observations at the Baseline Surface Radiation Network Payerne site // J. Geophys. Res. D. 2008. V. 113, N 14, doi:10,1029/ 2007JD009441.
7. Wang P., Knap W.H., Munneke P.K., Stammes P. Clear- sky shortwave radiative closure for the Cabauw Baseline Surface Radiation Network site, Netherlands // J. Geophys. Res. D. 2009. V. 114, N 14, doi:10,1029/2009JD011978.
8. Halthore R.N., Nemesure S., Schwartz S.E., Emre D.G., Berk A., Dutton E.G., Bergin M.H. Models overestimate diffuse clear-sky irradiance: A case for excess atmospheric absorption // Geophys. Res. Lett. 1998. V. 25, N 19. P. 3591–3594.
9. Halthore R.N., Miller M.A., Ogren J.A., Sheridan P.J., Slater D.W., Stoffel T. Further developments in closure experiments for diffuse irradiance under cloud-free skies at a continental site // Geophys. Res. Lett. 2004. V. 31, N 7, doi:10,1029/2003GL019102.
10. Плахина И.Н., Репина И.А., Горчакова И.А. Сопоставление измеренных и рассчитанных потоков радиации приходящих к поверхности Земли // Изв. АН. Физ. атмосф. и океана. 1998. Т. 34, № 1. С. 125–133.
11. 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. АН. Физ. атмос. и океана. 1999. Т. 35, № 2. С. 222–239.
12. Holben B.N., Eck T.F., Slutsker I., Tanre D., Buis J.P., Setzer A., Vermote E., Reagan J.A., Kaufman Y.J., Nakadjima T., Lavenu F., Jankowiak I., Smirnov A. AERONET – A federated instrument network and data archive for aerosol characterization // Remote Sens. Environ. 1998. V. 66, N 1. P. 1–16.
13. Dubovik O., King M. A flexible inversion algorithm for retrieval of aerosol optical properties from Sun and sky radiance measurements // J. Geophys. Res. D. 2000. V. 105, N 16. P. 20673–20696.
14. Бедарева Т.В., Журавлева Т.Б. Восстановление индикатрисы и альбедо однократного рассеяния аэрозоля по данным радиационных измерений в альмукантарате Солнца: численное моделирование // Оптика атмосф. и океана. 2011. Т. 24, № 2. С. 128–138.
15. Бедарева Т.В., Свириденков М.А., Журавлева Т.Б. Восстановление оптических и микрофизических характеристик аэрозоля по данным наземных спектральных измерений прямой и рассеянной солнечной радиации. Часть 1. Тестирование алгоритма // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 7. С. 602–612.
16. Бедарева Т.В., Журавлева Т.Б. Оценка аэрозольного поглощения по данным солнечной фотометрии в летних условиях Западной Сибири // Оптика атмосф. и океана. 2011. Т. 24, № 12. C. 1023–1030.
17. Бедарева Т.В., Свириденков М.А., Журавлева Т.Б. Восстановление оптических и микрофизических характеристик аэрозоля по данным наземных спектральных измерений прямой и рассеянной солнечной радиации. Часть 2. Апробация алгоритма // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 9. С. 768–777.
18. Panchenko M.V., Zhuravleva T.B., Terpugova S.A., Polkin V.V., Kozlov V.S. An empirical model of optical and radiative characteristics of the tropospheric aerosol over West Siberia in summer // Atmos. Meas. Technol. 2012. V. 5, N 7. P. 1513–1527.
19. Панченко М.В., Козлов В.С., Полькин В.В., Терпугова С.А., Тумаков А.Г., Шмаргунов В.П. Восстановление оптических характеристик тропосферного аэрозоля Западной Сибири на основе обобщенной эмпирической модели, учитывающей поглощающие и гигроскопические свойства частиц // Оптика атмосф. и океана 2012. Т. 25, № 1. С. 46–54.
20. Hess M., Koepke P., Schult I. Optical properties of aerosols and clouds: The software package OPAC // Bull. Amer. Meteorol. Soc. 1998. V. 79, N 5. P. 831–844.
21. A preliminary cloudless standard atmosphere for radiation computation. World Climate Research Programme. WCP-112. WMO/TD N 24. 1986. 60 p.
22. Чеснокова Т.Ю., Журавлева Т.Б., Воронина Ю.В., Скляднева Т.К., Ломакина Н.Я., Ченцов А.В. Моделирование потоков солнечного излучения с использованием высотных профилей концентрации водяного пара, характерных для условий Западной Сибири // Оптика атмосф. и океана. 2011. Т. 24, № 11. C. 969–975.
23. Комаров В.С., Ломакина Н.Я. Статистические модели пограничного слоя атмосферы Западной Сибири. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2008. 222 с.
24. Ломакина Н.Я., Комаров В.С., Ильин С.Н. Статистические модели высотного распределения температуры, влажности и ветра в пограничном слое атмосферы Восточной Сибири // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 7. С. 629–632.
25. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Давыдов Д.К., Иноуйе Г., Максютов Ш., Мачида Т., Фофонов А.В. Вертикальное распределение парниковых газов над Западной Сибирью по данным многолетних измерений // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, № 5. С. 457–464.
26. Anderson G., Clough S., Kneizys F., Chetwynd J., Shet-tle E. AFGL Atmospheric Constituent Profiles (0–120 km), Air Force Geophysics Laboratory // AFGL-TR-86-0110. 1986. Environm. Res. Paper. N 954.
27. Moody E.G., King M.D., Platnik S., Schaaf C.B., Gao F. Spatially compete global spectral surface albedos: value-added datasets derived from Terra MODIS Land products // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2005. V. 43, N 1. P. 144–158.
28. Журавлева Т.Б., Кабанов Д.М., Сакерин С.М., Фирсов К.М. Моделирование прямого радиационного форсинга для типичных летних условий Сибири. Часть 1: Метод расчета и выбор входных параметров // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, № 2. С. 163–172.
29. Rothman L.S., Gordon I.E., Barbe A., Benner D.C., Bernath P.F., Birk M., Boudon V., Brown L.R., Cam-pargue A., Champion J.-P., Chance K., Coudert L.H., Dana V., Devi V.M., Fally S., Flaud J.-M., Gamache R.R., Goldman A., Jacquemart D., Kleiner I., Lacome N., Lafferty W.J., Mandin J.-Y., Massie S.T., Mikhailenko S.N., Miller C.E., Moazzen-Ahmadi N., Naumenko O., Nikitin A.V., Orphal J., Perevalov V.I., Perrin A., Predoi-Cross A., Rinsland C.P., Rotger M., Simecková M., Smith M.A.H., Sung K., Tashkun S.A., Tennyson J., Toth R.A., Vandaele A.C., Vander Auwera J. The HITRAN 2008 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 2009. V. 110, N 9–10. P. 533–572.
30. Fontenla J., White O.R., Fox P.A., Avert E.H., Kurucz R.L. Calculation of solar irradiances. I. Synthesis of the solar spectrum // Astrophys. J. 1999. V. 518. P. 480–500.
31. Сакерин С.М., Кабанов Д.М. Спектральная зависимость аэрозольной оптической толщи атмосферы в области спектра 0,34–4 мкм // Оптика атмосф. и океана. 2007. T. 20, № 2. C. 156–164.
32. Журавлева Т.Б., Панченко М.В. Моделирование приходящей солнечной радиации с использованием эмпирической модели вертикальных профилей оптических характеристик аэрозоля для летнего сезона Западной Сибири // Аэрозоли Сибири. XVII Рабочая группа: Тезисы докл. Томск: Изд-е ИОА СО РАН, 2010. С. 62.
33. Фирсов К.М., Чеснокова Т.Ю. Новый метод учета перекрывания полос поглощения атмосферных газов при параметризации уравнения переноса // Оптика атмосф. и океана. 1998. Т. 11, N 4. C. 410–415.
34. Чеснокова Т.Ю., Фирсов К.М., Воронина Ю.В. Применение рядов экспонент при моделировании широкополосных потоков солнечного излучения в атмосфере Земли //Оптика атмосф. и океана. 2007. T. 20, № 9. С. 799–804.
35. Чеснокова Т.Ю., Журавлева Т.Б., Пташник И.В., Ченцов А.В. Моделирование потоков солнечного излучения в атмосфере с использованием различных моделей континуального поглощения водяного пара в типичных условиях Западной Сибири // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 2. С. 100–107.
36. Ptashnik I.V., McPheat R.A., Shine K.P., Smith K.P., Williams R.G. Water vapor self-continuum absorption in near-infrared windows derived from laboratory measurements // J. Geophys. Res. D. 2011. V. 116, N 16. P. 1–16.
37. Ptashnik I.V., McPheat R.A., Shine K.P., Smith K.M., Williams R.G. Water vapour foreign continuum absorption in near-infrared windows from laboratory measurements // Phil. Trans. Roy. Soc. 2012. V. 370. P. 2557–2577.
38. Пташник И.В., Shine K.P. Влияние обновления спектроскопической информации на расчет потоков солнечной радиации в атмосфере // Оптика атмосф. и океана. 2003. Т. 16, № 3. C. 276–281.
39. Gueymard C.A. The sun’s total and spectral irradiance for solar energy applications and solar radiation models // Sol. Energy. 2004. V. 76, N 4. P. 423–453.
40. Исследование радиационных характеристик аэрозоля в азиатской части России // Под общей ред. С.М. Сакерина. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2012. 484 с.
41. Журавлева Т.Б., Сакерин С.М. Моделирование прямого радиационного форсинга аэрозоля для типичных летних условий Cибири. Часть 2: Диапазон изменчивости и чувствительность к входным параметрам // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, № 2. C. 173–182.