В настоящее время в оптическом дистанционном зондировании атмосферы из космоса появился новый класс задач по определению малых газовых компонентов (углекислый газ, метан и др.), которые обуславливают парниковый эффект. Содержание этих газов в атмосфере составляет доли процента, что накладывает жёсткие ограничения на точность спутниковых измерений и моделирование пространственной плотности потока отражённого Землёй излучения (сигнала). В статье приводится описание модели и результатов моделирования сигнала спутникового спектрометра для ближней ИК области спектра. Сигнал представляет собой прошедшее через слой атмосферы и отражённое от поверхности солнечное излучение, рассчитанное на основе параметрической модели рассеяния и поглощения излучения в атмосфере, в которой учтены как многомерная структура параметров атмосферы, так и рельеф поверхности Земли. Учёт подобной информации позволяет перейти от измерений пространственной плотности потока излучения в одной точке к расчётам содержания газа для произвольной географической точки земной поверхности и любого момента времени. В качестве примера представлены расчёты для Фурье -спектрометра для ближней ИК области спектра со средним спектральным разрешением, установленного на спутнике GOSAT космического агентства Японии. Сравнение рассчитанного и реально измеренного значения принимаемого спутником сигнала показывает, что отклонение для зенитного угла Солнца, равного 30о, не превышает 3 %. 1. Гущин Г.П. Исследования атмосферного озона. – Л.: Гидрометеоиздат, 1963. 289 с./
2. Хргиан А.Х. Физика атмосферного озона. – Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 285 с. /
3. Малкевич М.С. Оптические исследования атмосферы со спутников. – М.: Наука, 1973. 303 с. /
4. Кондратьев К.Я., Тимофеев Ю.М. Метеорологическое зондирование атмосферы из космоса. – Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 280 с./
5. Тимофеев Ю.М., Васильев А.В. Основы теоретической атмосферной оптики. – СПб., 2007. 152 с. /
6. Hoffman N., Preetham A.J. Real-time light-atmosphere interactions for outdoor scenes. // Graphics programming methods. – 2003. – P. 337–352. /
7. Otterman, J. Single-scattering solution for radiative transfer through a turbid atmosphere. // Appl. Opt. – 1978. – Vol.1, No.17(21). – P. 3431–3438./
8. http://smsc.cnes.fr/IASI /
9. http://www.sciamachy.org /
10. http://www.gosat.nies.go.jp /
11. IPCC, Synthesis Report, Section 2.4: Attribution of climate change, in IPCC AR4 SYR2007 /
12. Solomon S., Qin D., Manning M., Chen Z., Marquis M., Averyt K.B., Tignor M., Miller H.L. (eds). IPCC-2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. // Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. – 996 pp. /
13. Pachauri R.K., Meyer L.A. (eds.) IPCC-2014: Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. IPCC, Geneva, Switzerland. – 151 pp. /
14. Катаев М.Ю. Программная система моделирования отражённого от поверхности Земли солнечного излучения / М.Ю. Катаев, И.В. Бойченко // Доклады ТУСУР. – 2009. – № 1(19). – Ч. 1. – С. 88–95./
15. Крылов А.С., Втюрин А.Н., Герасимова Ю.В. Обработка данных инфракрасной Фурье спектроскопии. Методическое пособие. Препринт № 832Ф. Красноярск: Институт физики СО РАН, 2005. 48 с. /
16. Hopfner M., Emde C. Comparison of single and multiple scattering approaches for the simulation of limb-emission observations in the mid-IR // Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer. – 2005. – Vol. 91, No. 3. – p.275–285/
17. Breon F., Frouin R., Gautier C. Downwelling longwave irradiance at the ocean surface: An assessment of in situ measurements and parameterizations // J. Appl. Meteorol. – 1991. – Vol. 30. No.1. – p.17–31 /
18. Kane Van, R., Gillespie, A.R. Interpretation and topographic compensation of conifer canopy self-shadowing // Remote Sensing of Environment. – 2008. – Vol. 112. No. 10. – P. 3820–3822 /
19. Farr, T.G., Hensley, S., Rodriguez, E., Martin, J., Kobrick, M. The shuttle radar topography mission // CEOS SAR Workshop. Toulouse 26–29 Oct. 1999. Noordwijk. 2000. – P. 361–363 /
20. Rothman, L.S., Gordon, I.E., Babikov, Y. et al. The HITRAN2012 Molecular Spectroscopic Database // Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. – 2013. – Vol.130, No. 11. – P. 4–50. /
21. http://www.ncep.noaa.gov/./
22. Hess, M., Koepke, P., Schult, I. Optical Properties of Aerosols and clouds: The software package OPAC // Bull. Am. Met. Soc. – 1998. – Vol. 79, No. 5. – P. 831–844./
23. Thuillier, G., Herse, M., Simon, P.C., Labs, D., Mandel, H., Gillotay, D., Foujols, T. The solar spectral irradiance from 200 to 2400 nm as measured by the SOLSPEC spectrometer from the ATLAS1–2–3 and EURECA missions // Sol. Phys. – 2003. – Vol. 214, No. 1. – P. 1–22. /
24. Катаев М.Ю., Лукьянов А.К. Параллельные технологии в задаче моделирования сигнала спутникового Фурье-спектрометра // Седьмая Сибирская конференция по параллельным и высокопроизводительным вычислениям. Программа и тезисы докладов (12–14 ноября 2013 г). Томск: Изд-во Том. ун-та, 2013. – С. 23–24./

• Предыдущая статья
• Следующая статья

• атмосфера
• поглощение
• рассеяние
• численная модель