Проблема интерпретации данных лазерного поляризационного зондирования облаков верхнего яруса на основе теоретически рассчитанных матриц обратного рассеяния света монодисперсными кристаллами льда

• скачать

Корректный учёт влияния облаков верхнего яруса на результаты расчёта радиационного баланса Земли остаётся важной нерешённой проблемой. Дело в том, что пропускание приходящего Солнечного излучения и уходящего теплового излучения Земли такими облаками определяется свойствами их микроструктуры, в том числе, пространственной ориентацией несферических ледяных частиц. Измерить ориентацию частиц традиционными контактными приборами в облаках невозможно, поскольку при заборе проб эта информация о микроструктуре ансамбля кристаллических частиц льда попросту теряется.

Полная информация о микроструктуре облака содержится в его матрице обратного рассеяния света (МОРС), связывающей вектор-параметр Стокса зондирующего излучения и рассеянного облачными частицами назад. Методика экспериментальных измерений МОРС реализована на высотном поляризационном лидаре Национального исследовательского Томского государственного университета. В отличие от существующих аналогов, этот лидар позволяет определить все 16 элементов МОРС. За последние два десятка лет нами накоплен массив МОРС облаков верхнего яруса (ОВЯ), содержащий более 500 матриц. Однако, проблема интерпретации экспериментальных данных, связанная с оценкой параметров ориентации кристаллических частиц, до сих пор не решена. Главная причина - отсутствие строгой теории рассеяния электромагнитных волн на совокупности пространственно ориентированных частиц льда. Наш подход к решению обратной задачи - определении параметров микроструктуры облаков - заключается в сопоставлении экспериментально полученных МОРС с рассчитанными теоретически. В настоящем докладе обсуждаются результаты оценки микроструктуры ОВЯ на основе сопоставления экспериментальных МОРС, с теоретически рассчитанными МОРС для полидисперсных ансамблей ледяных частиц. При этом, полидисперсная МОРС рассчитывалась, как аддитивная сумма (с весовыми коэффициентами) МОРС для монодисперсных ансамблей ледяных кристаллов с учётом реальных параметров функций распределения частиц в облаках по форме, размерам и параметрам пространственной ориентации.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (Грант 16-05-00710) и Минобрнауки РФ в рамках Программы ”Научный фонд им. Д.И. Менделеева Томского государственного университета” (проект 8.1.12.2015).