Том 30, номер 07, статья № 2

Аннотация:

Представлены результаты восстановления доли ориентированных гексагональных ледяных пластинок в облаке хаотически ориентированных ледяных кристаллических частиц из данных совместного зондирования перистого облака вертикально ориентированного рамановским лидаром  облакомером. Показано, что в случаеи отклоненного от вертикали на угол 5° отсутствия слоя квазигоризонтально ориентированных частиц перпендикулярная и параллельная составляющие коэффициента обратного рассеяния рамановского лидара совпадают с точностью до постоянного множителя с коэффициентом обратного рассеяния облакомера. В случае появления слоя квазигоризонтальных частиц доля ориентированных частиц и угол преимущественной ориентации могут быть восстановлены из разности профилей коэффициента обратного рассеяния с использованием измеренного профиля коэффициента экстинкции.

Ключевые слова:

квазигоризонтально ориентированные пластинки, перистые облака, физическая оптика, рассеяние света, ледяные кристаллы

Список литературы:

1. Reichardt J., Reichardt S., Lin R.-F., Hess M., McGee T.J., Starr D.O. Optical-microphysical cirrus model // J. Geophys. Res. D. 2008. V. 113. P. 22201.
2. Baran A.J. A review of the light scattering properties of cirrus // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2009. V. 110, N 14–16. P. 1239–1260.
3. Takano Y., Liou K.N. Solar radiative transfer in cirrus clouds. Part I. Single scattering and optical properties of hexagonal ice crystals // J. Atmos. Sci. 1989.  V. 46, N 1. P. 3–19.
4. Borovoi A., Konoshonkin A., Kustova N. Backscatter ratios for arbitrary oriented hexagonal ice crystals of cirrus clouds // Opt. Lett. 2014. V. 39, N 19. P. 5788–5791.
5. Liou K.N. Influence of cirrus clouds on weather and climate processes: A global perspective // Mon. Weather Rev. 1986. V. 114, N 6. P. 1167–1199.
6. Stephens G.L., Tsay S.-C., Stackhouse P.W., Flatau P.J. The relevance of the microphysical and radiative properties of cirrus clouds to climate and climatic feedback // J. Atmos. Sci. 1990. V. 47, N 14. P. 1742–1754.
7. Baran A.J. From the single-scattering properties of ice crystals to climate prediction: A way forward // Atmos. Res. 2012. V. 112. P. 45–69.
8. Sassen K., Benson S.A midlatitude cirrus cloud climatology from the Facility for Atmospheric Remote Sensing: II. Microphysical properties derived from lidar depolarization // J. Atmos. Sci. 2001. V. 58, N 15. P. 2103–2112.
9. Кузьмин В.А., Дикинис А.В. Комплексное использование данных дистанционного зондирования, наземных наблюдений и численных прогнозов погоды при автоматизированном прогнозировании стока // Учен. зап. Рос. гос. гидрометеорол. ун-та. 2011. Т. 22. С. 16–27.
10. Cолдатенко С.А., Тертышников А.В., Ширшов Н.В. Оценка влияния спутниковой информации на качество численных прогнозов погоды // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12, № 4. С. 38–47.
11. Samokhvalov I.V., Bryukhanov I.D., Nasonov S.V., Zhivotenyuk I.V., Stykon A.P. Investigation of the optical characteristics of cirrus clouds with anomalous backscattering // Russ. Phys. J. 2013. V. 55, N 8. P. 925–929.
12. Sassen K., Kayetha V.K., Zhu J. Ice cloud depolarization for nadir and off-nadir CALIPSO measurements // Geophys. Res. Lett. 2012. V. 39, N 20. P. L20805. DOI: 10.1029/2012GL053116.
13. Самохвалов И.В., Бобровников С.М., Гейко П.П., Ельников А.В., Кауль Б.В. Развитие высотного лидара Томского государственного университета как уникального комплекса для мониторинга атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 2006. Т. 19, № 11. С. 995–999.
14. Reichardt J., Wandinger U., Klein V., Mattis I., Hilber B., Begbie R. RAMSES: German Meteorological Service autonomous Raman lidar for water vapor, temperature, aerosol, and cloud measurements // Appl. Opt.  2012. V. 51, N 34. P. 8111–8131.
15. Platt C.N.R., Abshire N.L., McNice G.T. Some microphysical properties of an ice cloud from lidar observation of horizontally oriented crystals // J. Appl. Meteorol. 1978. V. 17, N 8. P. 1220–1224.
16. Borovoi A., Balin Y., Kokhanenko G., Penner I., Konoshonkin A., Kustova N. Layers of quasi-horizontally oriented ice crystals in cirrus clouds observed by a two-wavelength polarization lidar // Opt. Express. 2014. V. 22, N 20. P. 24566–24573.
17. Borovoi A., Konoshonkin A., Kustova N., Okamoto H. Backscattering Mueller matrix for quasihorizontally oriented ice plates of cirrus clouds: Application to CALIPSO signals // Opt. Express. 2012. V. 20, N 27. P. 28222–28233.
18. Коношонкин А.В. Моделирование сигнала сканирующего лидара от монодисперсного облака квазигоризонтально ориентированных частиц // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 12. С. 1053–1060.
19. Кауль Б.В., Краснов О.А., Кузнецов А.Л., Самохвалов И.В. Поляризационное зондирование аэрозольных образований верхнего яруса // Оптика атмосф. и океана. 1991. Т. 4, № 4. С. 394–403.
20. Кауль Б.В., Кузнецов А.Л., Половцева Е.Р., Самохвалов И.В. Исследование кристаллических облаков на основе локационных измерений матриц обратного рассеяния света // Оптика атмосф. и океана. 1993. Т. 6, № 4. С. 423–430.
21. Кауль Б.В., Краснов О.А., Кузнецов А.Л., Половцева Е.Р., Самохвалов И.В., Стыкон А.П. Лидарные исследования ориентации частиц в кристаллических облаках // Оптика атмосф. и океана. 1997. Т. 10, № 2. С. 191–201.
22. 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.
23. Кауль Б.В. Оптико-локационный метод поляризационных исследований анизотропных аэрозольных сред: Дис. … д-ра физ.-мат. наук. Томск, 2004. 219 с.
24. 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.
25. Ромашов Д.Н., Кауль Б.В., Самохвалов И.В. Банк данных для интерпретации результатов поляризационного зондирования кристаллических облаков // Оптика атмосф. и океана. 2000. Т. 13, № 9. С. 854–861.
26. Самохвалов И.В., Насонов С.В., Брюханов И.Д., Боровой А.Г., Кауль Б.В., Кустова Н.В., Коношонкин А.В. Анализ матрицы обратного рассеяния перистых облаков с аномальным обратным рассеянием // Изв. вузов. Физика. 2013. Т. 56, № 8/3. С. 281–283.
27. Коношонкин А.В., Кустова Н.В., Осипов В.А., Боровой А.Г., Masuda К., Ishimoto H., Okamoto H. Метод физической оптики для решения задачи рассеяния света на кристаллических ледяных частицах: сравнение дифракционных формул // Оптика атмосф. и океана. 2015. Т. 28, № 9. С. 830–843.
28. Borovoi A., Konoshonkin A., Kustova N. The physics-optics approximation and its application to light backscattering by hexagonal ice crystals // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2014. V. 146. P. 181–189.
29. Коношонкин А.В., Кустова Н.В., Боровой А.Г. Алгоритм трассировки пучков для задачи рассеяния света на атмосферных ледяных кристаллах. Часть 1. Теоретические основы алгоритма // Оптика атмосф. и океана. 2015. Т. 28, № 4. С. 324–330; Konoshonkin A., Kustova N., Borovoi A. Beam splitting algorithm for the problem of light scattering by atmospheric ice crystals. Part 1. Theoretical foundations of the algorithm // Atmos. Ocean Opt. 2015. V. 28, N 5. P. 441–447.
30. Коношонкин А.В., Кустова Н.В., Боровой А.Г. Алгоритм трассировки пучков для задачи рассеяния света на атмосферных ледяных кристаллах. Часть 2. Сравнение с алгоритмом трассировки лучей // Оптика атмосф. и океана. 2015. Т. 28, № 4. С. 331–337; Konoshonkin A., Kustova N., Borovoi A. Beam splitting algorithm for the problem of light scattering by atmospheric ice crystals. Part 2. Comparison with the ray tracing algorithm // Atmos. Ocean Opt. 2015. V. 28, N 5. P. 448–454.
31. Konoshonkin A., Kustova N., Borovoi A. Beam-splitting code for light scattering by ice crystal particles within geometric-optics approximation // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2015. V. 164. P. 175–183.
32. База даных матриц обратного рассеяния. URL: ftp:// ftp.iao.ru/pub/GWDT/Physical_optics/Backscattering
33. Коношонкин А.В. Оптические характеристики деформированных атмосферных ледяных столбиков // Оптика атмосф. и океана. 2017. V. 30, № 7. C. 
34. Хюлст Г. ван де. Рассеяние света малыми частицами / Пер. с англ. Т.В. Водопьянова. М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1961. 536 с.