В настоящее время широкое использование искусственных спутников Земли позволяет в принципе вести глобальный мониторинг за характеристиками радиационного баланса. Одной из важнейших задач такого мониторинга является установление корректных взаимосвязей между измеряемыми со спутника энергетическими характеристиками излучения и истинными составляющими радиационного баланса на верхней границе атмосферы. Дело в том, что установленный на спутнике приемник имеет ограниченный угол зрения й измеряет не значение потока, а интеграл по телесному углу приемника от интенсивности излучения, уходящего с верхней границы атмосферы.[ ...]
Попытка учесть при интерпретации спутниковых наблюдений за радиационным бюджетом Земли горизонтальную неоднородность полей облачности и радиации сделана в работе [30]. Область пространства на верхней границе атмосферы, попадающая в поле зрения приемника, разбивается неслучайным способом на фиксированное число (—100) элементов одинаковой площади -1000 км2, каждый из которых является ламбертовским отражателем. Альбедо каждого элемента случайно и имеет одно из двух возможных значений, соответствующих безоблачной и облачной атмосфере. Вероятное™ указанных значений альбедо заданы и не зависят от того, являются ли соседние элементы облачными или нет. Оценки влияния неламбертовости, характерной для реальных облаков, получены с помощью угловых распределений отраженной радиации, рассчитанных для сплошного плоскопараллельного облачного слоя.[ ...]
В [13] показано, что при учете случайной горизонтальной неоднородности поля излучения облачной атмосферы невозможно установить однозначную связь между единичным измерением со спутника и средним по пространству альбедо системы. Это объясняется тем, что среднему альбедо на верхней границе атмосферы соответствует большой спектр отдельных измерений, величина которых случайна й самым существенным образом зависит от расположения хорошо отражающих облачных элементов в пределах поля зрения приемника.[ ...]
Подстилающая поверхность рассматривается как горизонтально однородный ламбертовский отражатель с альбедо 0 < As < 0,8. Расчеты выполнены при a 40 -50°, и относительная погрешность вычислений не превышает 5%. Приемники с таким углом зрения установлены на американских спутниках [30]. Напомним, что для; облаков слоистых форм у «с 1 и при вычислении F и R можнй использовать асимптотический метод, основанный на решении уравнения переноса для сплошного облачного слоя, и в этом случав величина р не зависит от балла облачности. Если значение р из-вестно, то не составляет труда определить R по измеренной со спутника характеристике F.[ ...]
При N = 1 величина р соответствует слоистым облакам, частично закрывающим небосвод. Использование при интерпретации спутниковых данных угловых распределений радиации от слоистых облаков вместо кучевых ведет к систематическому занижению восстанавливаемого значения Я , например для а = 40° и N = 0,5 оио составляет -30%. Сравнивая значения р для слоистых облаков и рл, нетрудно заметить, что предположение об изотропности рассеяния ведет к завышению Я , что соответствует результатам работы [30], авторы которой, как уже отмечалось, для оценки ламбертовости использовали модель однородного плоскопараллелыюго слоя.[ ...]
Значения Т7 и Я получены путем усреднения по ансамблю реализаций облачного поля. Если сделать обычно используемое предположение об эргодичности полей облачности и радиации, когда средние по ансамблю совпадают со средними по пространству или времени, то для получения значения Т7 в ходе эксперимента должен быть накоплен репрезентативный набор дацных измерений. Применение для этой цели широкоугольных приемников (а = 40°) не совсем оправдано, поскольку горизонтальная протяженность полей кучевых облаков совпадает по порядку величины с размерами видимого со спутника участка облачного поля и составляет сотни километров. Получение средней по времени характеристики Т7 не представляется возможным из-за нестационарности облачного поля.[ ...]
В дистанционном оптическом зондировании системы «атмос-( )ера-подстилающая поверхность» большое внимание уделяется облачному покрову как объекту исследований и как источнику фоновых помех, затрудняющих определение оптических свойств подоблачной атмосферы и подстилающей поверхности. Для восстановления параметров облаков по набору измеренных характеристик излучения необходимо установить (аналитически или численно) взаимосвязь между параметрами облаков и радиационного поля. Средние интенсивности солнечной радиации при слоистой и кучевой облачности могут существенно отличаться, поэтому использование детерминистской теории переноса при интерпретации данных оптического зондирования полей кучевых облаков может привести к неконтролируемым ошибкам в оценке оптико-геометрических параметров кучевой облачности. Интерпретация отдельных оптических измерений практически невозможна, т. к. требует предварительного задания ансамблей возможных реализаций полей облачности и радиации и однозначного выбора из ансамбля той конкретной реализации облачности, которая соответствует данному измерению. К тому же отдельное измерение неинформативно с точки зрения анализа структуры поля кучевых облаков как целостного образования. Прямые и обратные задачи оптики кучевой облачности должны решаться на основе статистического подхода к проблеме взаимодействия радиации с полем облаков.[ ...]
Для оценки трех неизвестных параметров облачного поля Ы, О и а имеем три измеренных характеристики излучения: среднее (¿САГ, Да)), дисперсия Д-САГ, Да) и корреляционная функция Вг СДх, АГ, Д). Вместо дисперсии будем использовать квадрат коэффициента вариации САГ, Л>), который не зависит от коэффициента ослабления. Обратная задача решается численным методом [23].[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Зависимость р от поля зрения приемника а при сг =30 км-1, Н= 0,5 км, у = = 0,5, 0° и АГ= 0,1 (/), 0,5 (2), 0,9 О), 1,0 (4), 5 - р = рл |
 |
| Зависимость Я от Р при 10 < ст < 120 км-1, Я = 0,5 км, 1 ^ у £ 2, О < < 30°, Ац = 0, Ь, < N < 0,9; высота приемника 600 км, а = 4,5 • 10_3 рад |
 |