Аннотация:
Приведен обзор методов моделирования селективного газового поглощения в задачах переноса атмосферной радиации с учетом последних достижений в этой области. Особое внимание уделяется представлению функций пропускания в виде рядов экспонент, которые не только обеспечивают высокую точность расчетов, но и эффективны при учете многократного рассеяния.
Список литературы:
- Кондратьев К.Я. Радиационные факторы совершенных изменений глобального климата. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. С. 2.
- Fourquart Y., Bonnel B. Intercomparising Shortwave Radiation Codes for Climate Studies // J. Gephyc. Res. 1991. V. 96. № D5. P. 8955–8968.
- Neckel H., Labs D. The solar radiation between 3300 and 23500 A // Solar Physics. 1984. V. 26. P. 205–258.
- Зуев В.Е., Креков Г.М. Оптические модели атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 256 с.
- Liou K.N. Radiation and cloud processes in the atmosphere: Theory, Observation and modelling. New York; Oxford: Oxford university press, 1992. 486 p.
- Ellingson R.G., Ellis J., Feis S. The intercomparison of radiation codes used in climate models: long wave results // J. Geoph. Res. 1991. V. 96. ND5. P. 8929–8953.
- Ку-Нан-Лиоу. Основы радиационных процессов в атмосфере. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 376 с.
- Rothman L.S., Rinsland C.P., Goldman A., Massie S.T., Edwards D.P., Flaud J.-M., Perrin A., Camy-Peyret C., Dana V., Mandin J.-Y., Schroeder J., Mccann A., Gamache R.R., Wattson R.B., Yoshino K., Chance K.V., Jucks K.W., Brown L.R., Nemtchinov V., Varanasi P. The hitran molecular spectroscopic database and hawks (hitran atmospheric workstation): 1996 edition // Journ. Quant. Spectr. and Radiat. Transf. 1998. V. 60. № 6. P. 665–710.
- Jacquinet-Husson N., Arie E., Ballard J., Barbe A., Bjoraker G., Bonnet B., Brown L.R., Camy-Peyret C., Champion J.P., Chedin A., Chursin A., Clerbaux C., Duxbury G., Flaud J.-M., Fourrie N., Fayt A., Graner G., Gamache R., Goldman, A., Golovko V., Guelachvili G., Hartmann J.M., Hilico J.C., Hillman J., Lefevre G., Lellouch E., Mikhalenko S.N., Naumenko O.V., Nemtchinov V., Newnham D.A., Nikitin A., Orphal J., Perrin A., Reuter D.C., Rinsland C.P., Rosenmann L., Rothman L.S., Scott N.A., Selby J., Sinitsa L.N., Sirota J.M., Smith A.M., Smith K.M., Tyuterev V.G., Tipping R.H., Urban S., Varanasi P., Weber M. The 1997 spectroscopic GEISA databank // J. Quant. Spectr. and Radiat. Transf. 1999. V. 62. № 2. P. 205–254.
- Розанов Е.В., Тимофеев Ю.М., Троценко А.Н. Сравнение приближенного и эталонного методов расчета характеристик радиационного теплообмена в атмосфере // Изв. АН СССР. Сер. ФАО. 1990. Т. 26. № 6. 602–606.
- Stephens G.L. The Parametrization of Radiation for Numerical Weather Prediction and Climate Models // Monthly weather review. 1984. V. 112. P. 826–867.
- Киселева М.С., Непорент В.С., Федорова Е.О. Поглощение инфракрасной радиации при неразрешенной структуре спектра для наклонных путей в атмосфере (действие (Н2О и СО2) // Изв. АН СССР. Сер. ФАО. 1967. Т. 3. № 5. С. 640–649.
- Киселева М.С. Определение влажности газовых примесей по инфракрасным спектрам поглощения. Закономерности поглощения инфракрасной радиации парами воды при неразрешенной структуре спектра // Оптика и спектроскопия. 1968. Т. 24. № 3. С. 401–407.
- Гасилевич Е.С., Федорова Е.О., Киселева М.С., Гальцев А.П., Осипов В.М. О закономерностях поглощения инфракрасной радиации атмосферной углекислотой при больших оптических толщинах // Изв. АН СССР. Сер. ФАО. 1978. Т. 14. С. 222–225.
- Голубицкий В.М., Москаленко Н.И. Функции спектрального пропускания в полосах паров Н2О и СО2 // Изв. АН СССР. Сер. ФАО. 1968. Т. 4. № 3. С. 346–359.
- Голубицкий В.М., Москаленко Н.И. Измерения спектрального поглощения СО2 в условиях искусственной атмосферы // Изв. АН СССР. Сер. ФАО. 1968. Т. 4. № 1. С. 85–89.
- Филлипов В.Л., Козлов С.Д., Румянцева Н.А., Зиатдинова Н.М., Макаров А.С. Прозрачность атмосферы в диапазоне 1–14 мкм при высокой дальности видимости // Изв. вузов. Физика. 1984. Деп. в ВИНИТИ. Рег. № 2483–84. 52 с.
- McClatchey R.A., Fenn R.W., Selby J.E.A., Volz F.E., Garing J.S. Optical Properties of the Atmosphere // AFCRL-71-0279. ERP N 354. Bedford. Mass. 1971. 88 p.
- Kneizys F.X., Shettle E.P., Gallery W.O., Chetwynd J.H., Abreu L.W., Selby J.E.A., Fenn R.W., McClatchey R.A. Atmospheric Transmittance / Radiance. Computer Code LOWTRAN 5 // AFGL-TR-80-0067. Hanscom. AFB. Mass. 1980. 233 p.
- Kneizys F.X., Robertson D.S., Abreu L.W., Acharya P., Anderson G.P., Rothman L.S., Chetwynd J.H., Selby J.E.A., Shetle E.P., Gallery W.O., Berk A., Clough S.A., Bernstein L.S. The MODTRAN 2/3 report and LOWTRAN 7 model. Phillips Laboratory, Geophysics Directorate / Hanscom AFB, MA 01731-3010. 1996. P. 260.
- Броунштейн А.М., Фролов А.Д. О методике расчета спектрального пропускания в ИК-окнах прозрачности атмосферы для приземных горизонтальных трасс // Труды ГГО. 1985. Вып. 496. С. 70–79.
- The Infrared Handbook / Editor W.L. Wolf, G.J. Zissis, S. Chapter, A.J. La Rocca. Atmospheric Absorption. Washington, 1987. P. 5–1–5–132.
- Edwards D.P. GENLN2. A general line-by-line atmospheric transmittance and radiance model. Version 3.0 // Description and user’s guide: NCAR Technical Note. 1992. NCAR/TN-367+STR, Boulder. Colorado. 1992.
- Feigelson E.M., Fomin B.A., Gorchakova I.A., Rozanov E.V., Timofeyev Yu.,M, Trotsenko A.N., Schwarzkopf M.D. Calculation of longwave radiation fluxes in atmospheres // J. of Geophysical Research. 1991. V. 96. P. 8985–9001.
- Clough S.A., Kneizys F.X., Rothman L.S., and Gallery W.O. Atmospheric spectral transmittance and radiance: FASCOD 1B // Proc. of SPIE. 1981. V. 227.
- Мицель А.А., Руденко В.П. Пакет прикладных программ для расчета энергетических потерь оптического излучения в атмосфере LARA-1. Томск, 1988. 55 с. (Препринт / Изд. ТФ СО АН СССР. 57.)
- Mitsel A.A., Firsov K.M. A fast line-by-line method // JQSRT. 1995. V. 54. № 3. P. 549–557.
- Мицель А.А., Пташник И.В., Фирсов К.М., Фомин Б.А. Эффективный метод полинейного счета пропускания поглощающей атмосферы // Оптика атмосферы и океана. 1995. Т. 8. № 10. С. 1547–1548.
- Fomin B.A. Effective line-by-line technique to compute radiation absorption in gases / Preprint IAE-5658/1. Moscow, Russian Research Center «Kurchatov Institute». 1993. 13 p.
- Domoto G.A. Frequency integration for radiative transfer problem involving homogeneous non-grey gases: the inverse transmission function // J. Quant. Spectrsc. and Radiat. Transf. 1974. V. 14. P. 935–942.
- Wang W.S., Shi G.Yu. Total band absorptance and K-distribution function for atmospheric gases // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1988. V. 39. № 5. P. 387–397.
- Lacis A.A., Oinas V. A description of the K-distribution methods for modelling nongray gaseous absorption, thermal emission, and multiple scattering in vertically inhomogeneous atmospheres // J. Geph. Res. 1991. V. 96. No.D5. P. 9027–9063.
- Творогов С.Д. Некоторые аспекты задачи о представлении функции пропускания в ряд экспонент // Оптика атмосферы и океана. 1994. Т. 7. № 3. С. 315–326.
- Firsov K.M., Mitsel A.A., Ponomarev Yu.N., Ptashnik I.V. Parametrization of transmittanse for application in atmospheric Optics // J. Quant. Spectr. and Radiat.Transf. 1988. V. 59. Nos. 3–5. P. 203–213.
- Wang W.S., Shi G.Yu. Total band absorptance and K-distribution function for atmospheric gases / J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1988. V. 39. No.5 P. 387–397.
- Goody R., West R., Chen L., Crisp D. The correlated-k method for radiation calculations in nonhomogeneous atmospheres // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1989. V. 42. No.6. P. 539–550.
- Краснокутская Л.Д., Сушкевич Т.А. Аналитическое представление интегральной функции пропускания облаков // Изв. АН СССР. Сер. ФАО. Т. 13. № 5. 1977. C. 505–515.
- Дмитриев А.А., Абакумова Г.М. Аппроксимация коэффициента пропускания комбинациями Dm(x, α1, ..., αm) показательных функций eαkx // Изв. АН СССР. Сер. ФАО. 1970. Т. 4. № 1. С. 102–103.
- Дмитриев А.А. Ортогональные экспоненциальные функции в гидрометеорологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 120 с.
- Смирнов А.Б., Фирсов К.М. Представление функций пропускания рядом экспонент // Оптика атмосферы и океана. 1995. № 8. С. 1248–1252.
- Творогов С.Д. Применение рядов Дирихле в атмосферной спектроскопии // Оптика атмосферы и океана. 1997. Т. 10. № 4–5. С. 403–412.
- Творогов С.Д. Применение рядов экспонент для интегрирования уравнения переноса излучения по частоте // Оптика атмосферы и океана. 1999. Т. 12. № 9. С. 763–766.
- Мицель А.А., Фирсов К.М. Быстрые методы расчета функций поглощения // Изв. АН СССР. Сер. ФАО. 1987. Т. 23. № 11. С. 1221–1227.
- Мицель А.А., Руденко В.П., Фирсов К.М. Приближенные методы расчета функций поглощения перекрывающихся линий // Оптика атмосферы. 1988. Т. 1. № 2. С. 45–50.
- Tiwari S.N. Models for infrared atmospheric radiation // Adv. Geophys. 1978. V. 20.
- Robertson D.S., Bernstein L.S., Haimes R. et al. 5 cm–1 band model option to Lowtran 5 // Appl. Opt. 1981. V. 20. № 18. Р. 3218–3226.
- Godman A. Statistical band model parameters for long part atmospheric ozone in 9–10 mm region // Appl. Opt. 1970. V. 9. № 11. P. 2600–2604.
- Godman A., Kyle T.G., Bonomo F.S. Statistical band model parameters and integrated intensities for the 5.9, 7.5 and 11.3 mm bands of HNO3 vapour // Appl. Opt. 1971. V. 10. № 1. P. 65–73.
- Тимофеев Ю.М., Хойнинген-Хюне, Штенкух Д. Методика учета поглощения водяного пара в спектральной области 0,7–1,1 мкм // Проблемы физики атмосферы. Л.: Изд-во ЛГУ, 1982. С. 69–73.
- Осипов В.М. Быстрый метод расчета спектральных функций пропускания для неоднородных атмосферных трасс // Изв. АН СССР. Сер. ФАО. 1987. Т. 23. № 2. С. 140–147.
- Зуев В.Е., Творогов С.Д. Некоторые замечания о моделях спектров поглощения // Изв. вузов. Сер. Физика. 1966. № 4. С. 25–30.
- Marshal B.T., Gordley L.L., and Chu D.A. BANDPAK: Algorithms for modeling broadband transmission and radiance // JQSRT. 1994. № 5. P. 581–599.
- Гуди Р. Атмосферная радиация. М.: Мир, 1966. 417 с.
- Зуев В.Е. Распространение видимых и инфракрасных волн в атмосфере. М.: Сов. радио, 1970. 496 с.
- Elsasser W.M. Mean Absorption and Equivalent Absorption of a Band Spectrum // Phys. Rev. 1938. V. 54. P. 126.
- Goody R.M. A statistical model for water-vapour absorption // Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. 1952. V. 78. P. 165–169.
- Mayer H. Methods of Opacity Calculations. Effect of Lines on Opacity, Methods for Treating Line Contributions / Los Alamos Scientific Laboratory, Los Alamos, CA. Rep. N AECD–1870. 1947.
- Plass G.N. Models for spectral band absorption // J. Opt. Soc. Am. 1958. V. 48. P. 690–703.
- Malkmus W. Random Lorentz Band with Exponential – Tailed S–1 Line – Intensity Distribution Function // J. Opt. Soc. Am. 1967. V. 57. № 3. P. 323–329.
- Зуев В.Е., Творогов С.Д. Некоторые замечания о моделях спектров поглощения // Изв. вузов. Сер. Физика. 1966. № 4. С. 25–30.
- Burch D.E., Howard J.N., and Williams D. Infrared transmission in synthetic atmospheres: Absorptions laws for overlapping bands // J. Opt. Soc. Am. 1956. № 46. P. 452–455.
- Hoover G.M., Hathaway C.E., Williams D. Infrared Absorption of overlapping bands of atmospheric gases // Appl. Opt. 1967. N 6. P. 481–487.
- Tubbs L.D., Hathaway C.E., and Williams D. Futher studies of overlapping bands of atmospheric gases // Appl. Opt. 1967. N 6. P. 1422–1423.
- Curtis A.R. Discussion of a statistical model for water-vapour absorption by Goody R.M. // Q. J. R. Meteorol. Soc. 1952. V. 78. P. 638.
- Godson W.L. The evaluation of infrared radiative fluxes due to atmospheric water vapour // Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. 1953. V. 79. P. 367.
- Зуев В.Е., Творогов С.Д. О работе функций поглощения для неоднородных трасс // Изв. вузов. Сер. Физика. 1965. №6. С. 84–86.
- Кондратьев К.Я., Тимофеев Ю.М. Прямые методы расчета функций пропускания атмосферных газов // Изв. АН СССР. Сер. ФАО. 1967. Т. 3. № 2. С. 198–206.
- Drayson S.R. Atmospheric transmission in the CO2 bands beetween 12 μ and 18 μ // Appl. Opt. 1967. V. 5. P. 385–391.
- Покровский А.Г. Методика расчета спектрального пропускания ИК-радиации в атмосфере // Проблемы физики атмосферы. Л.: Изд-во ЛГУ, 1967. № 7. С. 85–110.
- Report on the ITRA, International Radiation Commission Working Group on Remote Sensing / Ed. by A. Chedin, H. Fisher, K. Kunzi, D. Spaukuch, N.A. Scott. University of Maryland, 1988.
- Афонин С.В., Гендрин А.Г. Информационно-программное обеспечение задач атмосферной оптики / Под ред. Г.М. Крекова. Новосибирск: Наука, 1988. С. 38–65.
- Valdar O. A new method for the rapid calculation of infrared transmittances of atmospheric gases // JQSRT. 1981. V. 26. № 4. P. 381–384.
- Valdar O. Rapid transmittance integration using line blending and strait line fit to line shapes // JQSRT. 1983. V. 29. № 5. P. 407–411.
- Rothman L.S., Gamache R.R., Tipping R.H., Rinsland C.P., Smith M.A., Benner D.C., Devi V.M., Flaud J.M., Camy-Peyret C., Perrin A., Goldman A., Massie S.T., Brown L.R. and Toth R.A. The HITRAN Molecular database: Editions of 1991 and 1992 // JQSRT. 1992. V. 48. P. 469–507.
- Smith H.J.P., Dube D.J., Gardner M.E., Clough S.A., Kneizys F.X. and Rothman L.S. FASCOD – Fast Atmospheric Signature Code (Spectral Transmittance and Radiance) / Rep.AFGL-TR-78-0081. Air Force Geophys. Lab.: Hanscom. Mass. USA. 1978.
- Фирсов К.М., Мицель А.А., Науменко О.В., Чеснокова Т.Ю. Влияние погрешностей параметризации и спектроскопической информации на точность расчета уходящей тепловой радиации в каналах радиометра HIRS // Оптика атмосферы и океана. 1998. Т. 11. № 10. С. 1079–1090.
- Fourquart Y., Bonnel B. Intercomparising Shortwave Radiation Codes for Climat Studies // J. Gephyc. Res. 1991. V. 96. № D5. P. 8955–8968.
- Arking A., Grossman K. The influense of line shape and band structure on temperatures in planetary atmospheres // J. Atmosph. Sci. 1972. V. 29. P. 937–949.
- Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1973. 831 с.
- Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. М.: Наука, 1977. 598 с.
- Хемнинг Р.В. Численные методы для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1972. 400 с.
- Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций комплексного переменного. М.: ГИФМЛ, 1968. 677 с.
- Tjemkes S.A., Holmiund K., Schmetz J. Proceedings of the International Radiation Symposium, IRS'96: Current Problems in Atmospheric Radiation, Fairbanks, Alaska. 19–24 August 1996. A. DEEPAK Publishing 1997 A Division of Science and Technology Corporation Hampton, Virginia, USA. P. 463–467.
- Pierluissi J., Tomiyama K. Numerical methods for the generation of empirical and analytical transmittance functions with applications to atmospheric trace gases // Appl. Opt. 1980. V. 19. № 14. P. 2298–2309.
- Chou M.-D., Arking A. Computation of Infrared Cooling Rates in the Water Vapor Bands // J. of the atmosph. scienc. 1980. V. 37. № 4. P. 855–867.
- Riviere Ph., Soufani A., Taine J. Correlated-k and fictious gas methods for H2O near 2,7 m // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1992. V. 48. № 2. P. 187–203.
- Березин И.С., Жидков Н.П. Методы вычислений. Т. 1. М.: Наука, 1959. 421 с.
- Леонтьев А.Ф. Ряды экспонент. М.: Наука, 1976. 536 с.
- Бабенко К.И. Основы численного анализа. М.: Наука, 1986. 744 с.
- Колмогоров А.Н., Фомин С.В. Элементы теории функций и функционального анализа. М.: Наука, 1976. 542 с.
- Fomin B.A., Romanov S.V., Rublev A.N., Trotsenko A.N. line by iline benchmark calculations of solar radiation transfer parameters in a scattering atmosphere (Препринт /ИАЭ. IAT 5525.1). М., 1992. 26 с.
- Фомин Б.А., Романов С.В., Троценко А.Н. Эталонные расчеты характеристик переноса солнечного излучения в чистой безоблачной атмосфере на основе метода прямого моделирования // Изв. РАН. Сер. ФАО. 1993. Т. 29. № 1. С. 57–66.
- Несмелова Л.И., Родимова О.Б., Творогов С.Д. К вопросу об уточнении интегрирования по частоте при вычислении радиационных характеристик // Оптика атмосферы и океана. 1999. Т. 12. № 9. С. 832–834.
- Перенос радиации в рассеивающих и поглощающих атмосферах. Стандартные методы расчета / Под ред. Ж. Ленобль. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 262 с.
- Метод Монте-Карло в атмосферной оптике / Под ред. Г.И. Марчука. Новосибирск: Наука, 1976. 285 с.
- Соболь И.М. Численные методы Монте-Карло. М.: Наука, 1973. 311 с.
- Несмелова Л.И., Творогов С.Д., Фомин В.В. Спектроскопия крыльев линий. Новосибирск: Наука, 1972. 141 с.
- Несмелова Л.И.,, Родимова О.Б., Творогов С.Д. Контур спектральной линии и межмолекулярное взаимодействие. Новосибирск: Наука, 1986. 213 с.
- Vogelman A.M., Ramanathan V., Conant W.C., Hunter W.E. Observational constraints on non-Lorentzian continuum effects in the near-infrared solar spectrum using ARM arese data // J. Quant. Spectrosc Radiat. Transfer. 1999. V. 60. № 2. P. 231–246.
- Агеев Б.Г., Ионин А.А., Мицель А.А., Несмелова Л.И., Пономарев Ю.Н., Руденко В.П., Сажина Н.Н., Сапожникова В.А., Серегин А.М., Синицын Д.В., Творогов С.Д., Терлецкая С.В. Исследование коэффициентов поглощения атмосферных газов на длинах волн генерации СО-лазера. Томск, 1989. 42 с. (Препринт / ИОА АН СССР, №65.)
- Mlawer E.J., Clough S.A., Brown P.D., Tobin D.S. Collision-indused effects and the water vapor continuum // Proceedings of the Eighth Atmospheric Radiation Measurement (ARM) Science Team Meeting, Tuscon, Arisona (1998). P. 503–511.
- Clough S., Kneizis F., and Davies R. Line Shape and the Water Vapor Continuum // Atm. Research. 1989. № 23. P. 229–241.
- Арефьев В.Н. Молекулярное поглощение водяным паром излучения в окне относительной прозрачности атмосферы 8–13 мкм // Оптика атмосферы. 1989. Т. 2. № 10. С. 1034–1054.
- Robert J., Selby L. Biberman. Infrared Continuum Absorption by Atmospheric Water Vapor in the 8–12-mm Window // Appl. Opt. 1976. V. 15. № 9. P. 2085–2090.
- Schelkanov N.N., Pkhalagov Yu.A., Yzhegov V.N. Field investigation of Water Vapor Continual Absorption in the 10,6 mm Region // Atmospheric and Oceanic Optics. 1992. V. 5. №7. P. 681–687.
- Barton I. Infrared Continuum Vater Vapor Absorption Coefficient Derived from Sattelite Date // Appl. Opt. 1991. V. 30. № 21. С. 2929–2934.
- Ellington R.G. The state of the ARM-IRF Accomplishments trough 1997 // Proceedings of the Eighth Atmospheric Radiation Measurement (ARM) Science Team Meeting, Tuscon, Arisona. 1998. P. 245–248.
- Brown P.D., Ciough S.A., Mlawer E.J., Shippert T.R., Murcray F.J. High resolution validation in the Shortwave: ASTI/LBLRTM QME // Proceedings of the Eighth Atmospheric Radiation Measurement (ARM) Science Team Meeting, Tuscon, Arisona. 1998. P. 101–108.
- Быков А.Д., Воронин В.А., Науменко О.В., Синица Л.Н., Фирсов К.М., Чеснокова Т.Ю. Вклад слабых линий поглощения водяного пара в ослабление коротковолнового излучения // Оптика атмосферы и океана. 1998. Т. 12. № 9. С. 787–789.
- Iacono M.J., Mlawer E.J., Ciough S.A., Morcrette J.J. Effects of validation longwave radiation model, RRTM, on GCM Simulations // Proceedings of the Eighth Atmospheric Radiation Measurement (ARM) Science Team Meeting, Tuscon, Arisona. 1998. P. 343–347.
- Фирсов К.М., Чеснокова Т.Ю. Влияние вариаций концентрации СН4 и N2O на потоки длинноволновой радиации в атмосфере Земли // Оптика атмосферы и океана. 1998. Т. 12. № 9. С. 790–795.
- Пташник И.В. Математическое моделирование оптического абсорбционного зондирования газового состава атмосферы: Дис. ... канд. физ.-мат. наук. Томск, 1996.