Математическая модель переноса солнечного излучения в земной атмосфере. Часть 3

Математическая модель переноса солнечного
излучения в земной атмосфере.
Часть 3
Номер: 18 Год: 2018 Страницы: 32-39

УДК: 519.6:551.521

EDN: YVTAPB

Автор(ы):

Беликов Юрий Евгеньевич¹ e-mail: yury_belikov@mail.ru
Дышлевский Сергей Викторович¹, e-mail: sergiodd@mail.ru
Николайшвили Ш.С.

Учреждения:
1 - Институт прикладной геофизики им. академика Е.К. Федорова, Москва, Россия

Аннотация:
Представлены результаты тестирования и верификации модели переноса излучения, алгоритмы которой были описаны в первых частях статьи. Методика решения уравнения переноса излучения реализована в виде компьютерной программы, написанной на языке Фортран для ПК. Получено хорошее согласие между результатами, полученными по описываемой программе переноса излучения, с расчётами Ван де Хюлста. Максимальное отличие оптических характеристик излучения не превышает 1-4%, при этом в большинстве случаев отличие не превышает сотых долей процента. Также была проведена верификация модели посредством сравнения расчетов с другими программами (кодами). Получено хорошее совпадение результатов между расчётами по sN&B коду (скалярному коду Николайшвили-Беликова), и вычислениями по скалярному коду О.?В. Постылякова (sP) на основе метода Монте-Карло и скалярному коду Розанова (sR), а также проведенными ранее вычислениями с использованием полного сферического скалярного кода Дэйва (sD) для зенитных углов от 0 до 90 градусов.

Ключевые слова: МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, ПЕРЕНОС ИЗЛУЧЕНИЯ, ТЕСТИРОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ

Сведения об источниках финансирования: Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований, грант №18-05-00812.

Скачать текст Ссылка на цитирование Ссылка на Elibrary

1. Belikov Yu.E., Romanovsky Yu.A., Nikolaishvili Sh.S., Peradze R. Numerical model of scattering radiation in the earth atmosphere for scientific Investigations and applications // Phys. Chem. Earth (B), 2000, No. 5—6, pp.427—430. 2. Belikov Yu.E., Nikolaishvili Sh.S., Romanovsky Yu.A. A model of scattered radiation field in the Earth // Abstracts of The International Radiation Symposium IRS 2000: Current Problems in Atmospheric Radiation. Saint- Petersburg State University, St. Petersburg, Russia, July 24—29, 2000, pp. 76—77. 3. Беликов Ю.Е., Николайшвили Ш.С. и Перадзе Р.К. Модель рассеяния солнечного света на искусственном сферическом газодисперсном облаке в верхней атмосфере Земли // Космические исследования. — М.: Наука, 1993, т. 31, вып.1, с.135—142. 4. Petropavlovskikh, I., DeLuisi, J., Herman, B., Loughman, Bartia, P.K., Mateer, C.L., Lenoble, J., and Belikov, Yu.E. A comparison of radiance calculations by spherical atmosphere radiation transfer codes for modelling the Umkehr effect // Proc. of the XVIII Quadrennial Ozone Symposium, L'Aquila, Italy, p.163—166, 1996. 5. Postylyakov O.V., Masleev A.N., Antyufeev V.S., Ukhinov S.A., Belikov Yu.E., Nikolaishvili Sh.S., Gogohia V.V. A comparison of radiation transfer algorithms for modelling of the zenith sky radiance observations used for determination of stratospheric trace gases and aerosol // Abstracts of The International Radiation Symposium IRS 2000: Current Problems in Atmospheric Radiation. Saint-Petersburg State University, St. Petersburg, Russia, July 24—29, 2000, pp.189—190. 6. Postylyakov O.V., Belikov Yu.E., Nikolaishvili Sh.S., Rozanov A.A comparison of radiation transfer algorithms for modelling of the zenith sky radiance observations used for determination of stratospheric trace gases and aerosol // IRS 2000: Current Problems in Atmospheric Radiation, W.L. Smith and Yu.M. Timofeyev (Eds.). A. Deepak Publishing, Hampton, Virginia, 2001, pp.885—888. 7. Hulst H.C. van de. Multiple light scattering (Tables, formulas and applications). — New York: Academic Press, 1980, V.1—2. — 739 c. 8. Дышлевский С.В., Беликов Ю.Е. Особенности вариаций потоков излучения в водородной линии Лайман-альфа в D-области ионосферы, Международный симпозиум “Атмосферная радиация и динамика” (МСАРД-2017), 27—30 июня 2017 г., С.Петербург-Петродворец, тезисы доклада, с.257—259, http://www.rrc.phys.spbu.ru/msard17/thesis.pdf 9. Чемберлен Дж. Теория планетных атмосфер, пер. с англ., М.: Мир, 1981, 352 с. 10. Mateer C.L., J.J. Deluisi. A new Umkehr inversion algorithm //J.Atmos.Terr.Physics, 1992, v.54, N2, pp.537— 11. Dave, J.V., Effect of aerosols on the estimation of total ozone in an atmospheric column from the measurement of its ultraviolet radiance // J. Atmos. Sci., 1978, 35, pp.899—911. 12. Herman B.M., Ben-David A., and Thome K.J. Numerical technique for solving the radiative transfer equation for a spherical-shell atmosphere // Appl. Opt. 1994, 33, pp.1760—1770. 13. Herman B., Caudill T.R., Flittner D.E., Tom K.J. and Ren A.A comparison of the Gauss-Seidel spherical polarized radiative transfer code with other radiative transfer codes // Appl. Opt., 1995, v.3, p.4572. 14. Dave, J.V. Multiple scattering in a non-homogeneous, Rayleigh atmosphere // J. Atmos. Sci., 1965, 22, pp.273— 15. Dave J.V. Subroutines for Computing the Parameters of the Electromagnetic Radiation Scattered by Sphere // Report No. 320-3237, May 1968 still available from IBM Palo Alto Scientific Center, 1530 Page Mill Road Palo Alto, California 94304, USA. 16. Lenoble J., Radiative Transfer in Scattering and Absorbing Atmospheres: Standard Computational Procedures // Deepak, Hampton, Va., 1985, Part 2, Chap. 3, pp. 247—255. 17. WMO, 1986: World Climate Program: A preliminary cloudless standard atmosphere for radiation computation. WCP-112, Radiation Commission, Int. Assoc. of Meteorol. and Atmos. Phys.

Ссылка на XML

Mathematical model of the radiation transfer
in the spherical heterophase medium.
Part 3
Number: 18 Year: 2018 Pages: 32-39

Belikov Yuri Evgenievich¹ e-mail: yury_belikov@mail.ru
Sergey Viktorovich Dyshlevsky¹, e-mail: sergiodd@mail.ru

Nikolaishvili S.S.

Institutions:
1 - Institute of Applied Geophysics named after Academician E.K. Fedorova, Moscow, Russia

Abstract
The results of the radiation transfer model validation and verification are presented. The model algorithms were described previously in Parts 1, and 2. The method of the radiation transfer equation solution is implemented as a Fortran-based program for PC. The results of the simulation by the radiation transfer program under consideration are in a good agreement with the H.?C. van de Hulst table values: the maximum differences for the limited number of data fall in the range 1-4 percent, and for the majority of data do not exceed 0.01?0.1 percent. The model verification was carried out also by the comparison of the calculations with some other software programs (codes). A good fit was obtained of the calculations by the sN&B code (the scalar code of Nikolaishvili and Belikov) with those ones by Postylyakovs scalar code (sP), which was based on Monte-Carlo method, and Rozanovs scalar code (sR). The results are also in a good agreement with the earlier calculations by Daves complete spherical scalar code (sD) for the solar zenith angles from 0 to 90 degrees

Keywords: MATHEMATICAL MODELING, RADIATION TRANSFER, MODEL VALIDATION

Information about sources of financing: The work was supported by the Russian Foundation for Basic Research, grant No. 18-05-00812.