Моделирование характеристик светорассеяния капельных полидисперсных облаков
- Национальный исследовательский Томский государственный университет
Облачные поля оказывают существенное влияние на радиационный баланс Земли. Поэтому для прогнозирования климата и погоды требуется знание характеристик облаков, в том числе их микроструктуры (фазового состава, формы и размеров частиц). В развитых странах мира большое внимание уделяется развитию методов лазерного зондирования окружающей среды. Преимущества методов лазерного зондирования заключается возможности неразрушающего контроля практически в режиме реального времени с высоким пространственным разрешением.
Интерпретация лидарных данных чаще всего осуществляется на основе уравнения лазерного зондирования, связывающего регистрируемую мощность отражённого излучения с параметрами приёмо-передающей системы лидара и характеристиками среды. Однако это уравнение ограничено зондированием образований малой оптической плотности (например, таких как слабые дымки). При зондировании облаков, туманов и плотных дымок в лидарный сигнал вносят вклад фотоны, претерпевшие не только однократное, но и многократное рассеяние. Один из способов описания такого лидарного сигнала основан на использовании приближения двукратного рассеяния.
Уровень двукратного рассеяния в лидарном сигнале (по сравнению с однократным) от однородных капельных облаков нижнего яруса в большей степени определяется оптическими характеристиками. Численное моделирование лидарного сигнала на основе уравнения лазерного зондирования в приближении двукратного рассеяния сопряжено с интегрированием функции, характеризующейся быстрым убыванием в области малых углов и наличием локальных экстремумов. Сложная угловая зависимость характеристик светорассеяния полидисперсных аэрозольных образований объясняет отсутствие ее аналитического описания. Поэтому при численном моделировании лидарного сигнала от оптически плотных сред, как правило, нужные значения вычисляются путем решения системы уравнений, либо путём интерполяции заранее рассчитанной угловой зависимости интенсивности рассеянного излучения.
В докладе обсуждается анализ применимости алгоритмов интерполяции характеристик светорассеяния капельных полидисперсных облаков, характерных для Камчатского региона.
