Малопараметрические модели молекулярного поглощения и перенос инфракрасного излучения в атмосфере Земли тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, доктор физико-математических наук Фирсов, Константин Михайлович

• Фирсов, Константин Михайлович
• доктор физико-математических наук
• 2000

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Фирсов, Константин Михайлович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 МЕТОД ПРЯМОГО РАСЧЕТА ПОГЛОЩЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ АТМОСФЕРНЫМИ ГАЗАМИ.

1.1. Быстрый метод прямого счета характеристик молекулярного поглощения

1.1.3. Результаты сопоставления прямых расчетов с экспериментальными данными43 1.2. Влияние погрешностей спектроскопической информации на точность расчета характеристик молекулярного поглощения

1.2.1. Погрешности расчета характеристик молекулярного поглощения, обусловленные неточностью интенсивностей и полуширин спектральных линий

1.2.2. Влияние сдвига центра линии на трансформацию атмосферных спектров поглощения

1.2.3. Особенности проявления спектроскопических погрешностей при многоволновом дистанционном газоанализе с использованием Шз-лазера

Результаты и выводы

ГЛАВА 2 ВЛИЯНИЕ ВАРИАЦИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ И ГАЗОВОГО СОСТАВА АТМОСФЕРЫ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ МОЛЕКУЛЯРНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ

2.1.Естественная изменчивость температуры и концентрации оптически активных газов и вариации монохроматических характеристик молекулярного поглощения в приземном слое атмосферы.

2.2. Моделирование статистических характеристик коэффициентов молекулярного поглощения и оптической толщи для неоднородной атмосферы.

2.3. Вариации пропускания, обусловленные естественной изменчивостью температуры и концентрации оптически активных газов 124 Результаты и выводы 1 з

1.1.1. Основные формулы

1.1.2. оптимизация расчетов

ГЛАВА 3 РАСЧЕТ ПРОПУСКАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ЛАПЛАСА (МЕТОД К - РАСПРЕДЕЛЕНИЯ)

3.1. Методы моделей полос поглощения

3.2. Применение метода к-распределения при решении уравнения переноса коротковолнового излучения

3.3. Метод к - распределения

3.4. Метод к - распределения для неоднородной трассы. 154 3.4.1. Метод корреляции к - распределения

3.4.2 двухпараметрическая модель малкмуса

3.4.3 однопараметрическаямодель

3.5. Учет перекрывания полос поглощения

3.5.1. Приближение некоррелированных спектров поглощения

3.5.2. Асимптотические формулы учета перекрывания полос поглощения 167 Результаты и выводы

ГЛАВА 4 ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ФУНКЦИЙ ПРОПУСКАНИЯ РЯДАМИ

ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ

4.1.Ортогональные экспоненциальные функции

4.2.Пропускание однородной трассы.

4.3. Пропускание неоднородной трассы. 191 Выводы

ГЛАВА 5 ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ИНТЕНСИВНОСТИ ДЛИННОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ К ВАРИАЦИЯМ ОПТИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ГАЗОВ И

ПОГРЕШНОСТЯМ ИСХОДНОЙ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

5.1. Параметризация уравнения переноса излучения в безоблачной атмосфере Земли

5.2. Оптимизация численных методов интегрирования уравнения переноса

5.3. влияние погрешностей спектроскопической информации на точность расчета уходящей тепловой радиации в каналах радиометра hirs

5.4. Изменчивость интенсивности уходящей радиации безоблачной атмосферы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Малопараметрические модели молекулярного поглощения и перенос инфракрасного излучения в атмосфере Земли»

В настоящее время наблюдается возрастание концентрации газов, таких как С02, СО, N20, СН4, фреонов. Так, например, согласно данным, приведенным в [1], концентрация СНЦ в последнее столетие выросла вдвое, а за последующие пятьдесят лет может возрасти более чем в два раза. Увеличение концентрации оптически активных газов, которые поглощают излучение инфракрасное излучение, метает радиационный баланс атмосферы и может привести к климатическим изменениям. Парниковый эффект в атмосфере Земли обычно связывают с ростом диоксида углерода, тем не менее, увеличение поступления в атмосферу Земли газов]Ч20, СН4 и фреонов может в будущем столетие дать эффект сравнимый с удвоением С02[2]. Оценки показывают, что изменения в восходящих и нисходящих потоках за счет удвоения концентрации С02 составляют величину порядка 1% (3-4 Вт/м ) от интегрального потока [3], а удвоение концентрации N20, СН4 и фреонов составляют величины приближающиеся к 1%[1,4]. Эти данные дают представление о том, какова должна быть точность расчета радиационных потоков, чтобы в климатических задачах учесть влияние возрастания малых газовых компонент.

В атмосфере Земли происходят процессы истинного поглощения и многократного рассеяния на молекулах и аэрозолях, приводящие к ослаблению первоначального падающего солнечного излучения и собственного излучения Земли. Кроме того, сама атмосфера может также излучать. Для атмосферы Земли с достаточно высокой точностью выполняется приближение: о локальном термодинамическом равновесии (до высот -50-70 км). Также полагают, что рассеяние света на молекулах и аэрозолях происходит независимо. Тогда световые потоки, рассеянные молекулами и аэрозолями, будут некогерентными по фазе, и, следовательно, аддитивными. В этом случае для характеристик поля рассеянного излучения в заданной точке r(x,y,z) и в произвольном направлении Q достаточно задать интенсивность излучения /(r,Q) (Втм^ср"1), где г - радиус вектор, определяющий положение в пространстве. Для климатических задач интерес представляет скорость нагревания Ь, которая связана с дивергенцией интегрального по спектру потока вектора Р

С величиной И связана скорость изменения температуры воздуха во времени под влиянием радиационного притока и в случае плоскопараллельной атмосферы

3? ср р дг где ср теплоемкость воздуха, ар- плотность воздуха. На практике расчет скорости радиационного выхолаживания <5[град/сутки] осуществляют по формуле [5] а/7

2 = 8.442— др где [/г|=Вт/м2, а давление воздуха [р]=мбар. Результирующий поток излучения Л

Р{г) (Вт м") в точке Ы(г) через плоскость, перпендикулярную направлению О, описывается выражением [6,7] (г) = | /(Г, С1'№ = ^ (Г) - (г)

471 где Е и Б " значения облученности по обеим сторонам плоскости соответственно. В плоскопараллельной атмосфере обычно рассматривают

Т 4горизонтальную плоскость. Тогда Б и Р называют восходящим и нисходящим потоками соответственно.

Фундаментальными характеристиками атмосферы являются: аа -коэффициент аэрозольного и молекулярного рассеяния, ат - коэффициент молекулярного поглощения, а=аа+ат—коэффициент ослабления, т = аа /а -альбедо однократного рассеяния. Эти величины зависят от частоты излучения и являются функциями точки г=(х,у,2) и не зависят от направления П. К фундаментальным характеристикам атмосферы относится также индикатриса рассеяния характеризующая рассеяние в направлении Г2 радиации, поступившей из направления П' в элементарный объем с центром в точке, характеризуемой радиус вектором г.

При рассмотрении распространения света в атмосфере Земли используют интегро-дифференциальное уравнение переноса радиации. Для плоскопараллельной атмосферы оно записывается обычно в виде

1)

ОТ

2 1 где /(т,]л.,ф) интенсивность радиации (Вт/(м ср»см")) на частоте V, распространяющаяся в плоскопараллельной атмосфере в направлении характеризующимся косинусом зенитного угла |а и азимутальным углом ср, х-оптическая толща, ,/(т,ц,ф) - функция источников

2к 1 ц, ф) - ш(т) / 4тс | £/ф'| Ф7(т, |И, Ф, \х\ ф')/(т, ц', ф') + Js (т, ц, ф) (2) о о где, Дх,(,1,(р,ц',(р') индикатриса рассеяния, характеризующая вероятность рассеяния кванта с направлением ц/,ф' в направление р,ф. Последний член в формуле (2) описывает действие внутренних или внешних источников излучения, либо тех и других вместе.

Уравнение переноса в многокомпонентных газово-аэрозольных средах не имеет общего аналитического решения. Это вынуждает решать его многократно для ряда конкретных длин волн с последующим интегрированием по всему спектру исходного излучения. Сложность решения задачи распространения излучения через атмосферу связано с учетом многократного рассеяния. Высокая селективность молекулярного поглощения в атмосфере Земли в сравнении с аэрозольным и молекулярным рассеянием в видимом и инфракрасном диапазоне спектра сильно усугубляет эту проблему.

Даже в простейшем случае, когда не учитывается рассеяние, вычисление интегральных потоков представляет серьезную проблему. Так, например, в случае плоскопараллельной атмосферы, и выполнения условия локального термодинамического равновесия, уравнения переноса длинноволнового излучения имеет аналитическое решение [8]. Для восходящих спектральных потоков оно имеет вид:

F V,t) = 2nB(v,T(x0)) ■ Е3 (tq - т) + Inj B(v,T(i')) ■ Е2 (У - x)dx', (3) т где Еп(т) - интегральные показательные функции. Для расчета интегральных восходящих потоков данное выражение необходимо проинтегрировать по частоте, что непросто сделать. Типичный масштаб изменения коэффициента поглощения сопоставим с полушириной линии поглощения, которая может варьироваться в широких пределах от 0.1 до 0.001 см'1, а число спектральных линий, содержащихся в современных базах данных типа HITRAN-96 [9], GEISA-97 [10] достигает величины 10б, причем их число в каждой новой версии заметно возрастает. Для среднего и дальнего ИК-диапазонов спектра можно считать, что наступило некоторое информационное насыщение, тогда как для видимого и ближнего ИК-диапазонов спектра информация весьма скудная. Например, в спектральном диапазоне 7600 - 18000 см"1 в БД HITRAN-96 (версия 1996 г.) содержится порядка 15000 спектральных линий, со средней плотностью линий 15 на см"1. В то же время расчеты ab initio показывают, что слабых линий примерно на три порядка больше[11,12].

Несмотря на то, что прямые методы счета весьма трудоемкие, они наиболее адекватно описывают радиационные процессы в атмосфере и являются эталонными при разработке приближенных методов решения уравнения переноса. Однако сами эти методы не свободны от недостатков. Так, например, базы данных HITRAN и GEISA являются компиляциями и содержат как высокоточную информацию о параметрах линий, так и данные достаточно низкого качества. Поэтому реальная точность прямого метода может быть оценена лишь на основе экспериментальных данных в контролируемых условиях. Лабораторные измерения для этих целей имеют ограниченное значение, так как невозможно воссоздать весь комплекс условий, которые реализуются в атмосфере. Кроме того, наблюдается систематическое расхождение между континуальным поглощением паров воды в лабораторных экспериментах и в натурных. Это стимулировало проведение натурного эксперимента SPECTRE[13] (SPECTral Radiance Experiment), проведенного при поддержке NASA , который объединил ученых имеющих опыт в проведении полевых спектроскопических измерений, дистанционном зондировании и специалистов в области переноса излучения. Этот эксперимент имел своей целью получение некоторых стандартов, с которыми можно проводить сопоставление радиационных моделей. Для того чтобы избежать высокой стоимости проекта связанной с измерениями с помощью самолетов данная программа разрабатывалась как программа наземного базирования. Первые полевые измерения были проведены в ноябре в штате Канзас с использованием спектрометров высокого разрешения. Одновременно с измерениями спектров нисходящей интенсивности проводилось замеры профилей влажности, температуры, определялась концентрация углекислого газа вблизи поверхности, и общее содержание озона в атмосфере.

Результаты сравнения экспериментальных и расчетных данных, полученных прямым методом line-by-line, приведены в работе [14], где было отмечено, что уточнение модели континуального поглощения позволило добиться хорошего согласия между прямым расчетом и экспериментальными данными для нисходящих длинноволновых потоков (среднеквадратичное отклонение

9 О составило 2 Вт/м , а максимальные выбросы достигали величины 5 Вт/м ).

Эксперименты по сопоставлению уходящих длинноволновых потоков пока не обеспечивают достаточной точности, так как в этом случае необходимо разрешить проблему, связанную с корректным описанием излучения подстилающей поверхности [13]. В работах [15,16] исследовалась интенсивность уходящей радиации, Однако полученные результаты достаточно сильно различаются. В работе [16] было обнаружено, что модель континуума CKD [17] неплохо описывает экспериментальные данные в окне 8-12 мкм, тогда как согласно результатам полученным в работе [15] необходима серьезная коррекция температурной зависимости коэффициентов континуального поглощения в модели [18], что приводит к большим коэффициентам поглощения, чем в модели С КО.

Сопоставление экспериментально измеренных спектров солнечной радиации прошедшей атмосферу с расчетными данными приведено в работе [19]. Измерения проводились в спектральном диапазоне 2000 - 10000 см"1 со спектральным разрешением 0.6 см"1. Для зенитных углов солнца -30° отклонение расчетных данных от экспериментальных не превышало в среднем величины -0.3% интегрального потока, а при больших углах -70° возрастало примерно до 1%. Этот эксперимент показал, что не наблюдается избыточного поглощения в коротковолновой части спектра для прямой солнечной радиации. Однако для диффузно рассеянных потоков эта проблема пока не снята.

Несмотря на успехи, достигнутые в тестировании прямого метода расчета переноса радиации в атмосфере Земли, остается открытым вопрос, что является определяющим при расчете радиационных потоков погрешности параметров спектральных линий, содержащихся в базах данных, либо континуальное поглощение паров воды. Близкие значения потоков, рассчитанных с использованием разных версий банков, не являются доказательством полноты этих банков и высокой точности исходной спектроскопической информации. Более того, имеется ряд работ, в которых отмечено заметное систематическое расхождение в интенсивностях полос С02, например [20, 21], наблюдается расхождение экспериментальных и расчетных данных в полосе 6.3 мкм Н20 [22]. Оценки погрешности интенсивности уходящей радиации, приведенные в работе [23], за счет неопределенностей в параметрах спектральных линий превышают расхождения между экспериментом и расчетом. Это требует разработки других подходов, основывающихся на анализе параметров спектральных линий содержащихся в базах данных и моделей континуального поглощения.

Прямые расчеты потоков требуют значительных ресурсов ЭВМ и не могут непосредственно применяться при решении задач прогноза климата и общей циркуляции атмосферы. К радиационным моделям, использующимся для этих целей, предъявляются, в сущности, взаимоисключающие требования. Расчет переноса радиации через атмосферу Земли должен выполняться достаточно быстро, но без потери точности [24,25]. Поэтому создание эффективных методов решения уравнения переноса излучения — весьма актуальная задача, и без ее успешного решения не может быть прогресса в исследовании климата Земли. Хорошая параметризация характеристик молекулярного поглощения может значительно продвинуть решение данной задачи. Проблема параметризации возникает и в задачах дистанционного зондирования газового состава атмосферы, когда необходимо искать решение обратной задачи, которая является, как правило, некорректной и весьма критична как к погрешностям измерения, так и к методическим погрешностям.

Проведенное в 1989 году в рамках программы 1С11ССМ сопоставление радиационных моделей, используемых в задачах прогноза климата и общей циркуляции атмосферы, показало, что расхождения между ними в ИК-диапазоне спектра даже для безоблачной атмосферы, когда эффектами рассеяния можно пренебречь, достигают весьма больших значений. В работе [3] было отмечено, что расхождение между узкополосными моделями и прямыми расчетами составило величину около ±2% для потоков на границах атмосферы, ±5% для дивергенции потока в тропосфере, для широкополосных моделей расхождения были еще большими. Основной причиной этих расхождений являлись погрешности, связанные с параметризацией характеристик молекулярного поглощения, входящих в уравнение переноса. Кроме того, расхождения между моделями, отчасти объяснялось разными квадратурными формулами.

Еще большие расхождения между радиационными моделями наблюдались в тех случаях, когда учитывалась облачность [3,26]. Более того, до настоящего времени достаточно широко обсуждается проблема избыточного поглощения в облаках [27, 28, 29, 30]. Для объяснения расхождения привлекаются различные гипотезы. Среди них выделим лишь те, которые связаны с молекулярным поглощением. Для повышения скорости счета широко используются асимптотические методы учета молекулярного поглощения [6]. Последнее обстоятельство отчасти и порождает проблемы поиска неопознанных поглотителей оптического излучения в атмосфере [27]. В работе [28] показано, что существенный вклад в рассчитываемое интегральное поглощение может внести континуальное поглощение. В работе [29] высказана гипотеза, что дополнительный вклад в общее поглощение водяного пара в ближней инфракрасной и видимой области могут дать слабые линии, не учитываемые в современных базах данных HITRAN и GEISA.

Для адекватного описания поглощения радиации атмосферными газами требуется надежная информация о метеорологическом состоянии атмосферы, и, прежде всего, о температуре воздуха и концентрациях основных поглощающих газов, таких как водяной пар, озон, метан, углекислый газ и другие. Известно, что метеорологические параметры испытывают случайные изменения во времени и пространстве, это в свою очередь приводит к вариациям оптических характеристик. Поскольку метеопараметры испытывают случайные изменения, то для количественного описания вариаций характеристик молекулярного поглощения целесообразно использовать статистический подход. Строго говоря, статистическое описание молекулярного поглощения должно основываться на данных многолетних измерений этих величин. Однако, молекулярное поглощение в чистом виде, из-за наличия других факторов, ослабляющих излучение, не реализуется. Статистические характеристики молекулярного поглощения могут быть получены расчетным путем. В настоящее время, благодаря значительному расширению мировой аэрологической сети (зондирование атмосферы осуществляется более чем на 1000 станций), а также появлению метеорологических спутников накоплен обширный материал стандартных и специальных высотных измерений температуры, влажности и концентраций газов, поглощающих свет в атмосфере Земли. Используя отдельные реализации метеопараметров можно рассчитать статистические характеристики молекулярного поглощения для выбранного района земного шара и сезона года. Этот подход является наиболее естественным. Однако главным фактором, препятствующим широкому использованию данного метода, является ограниченность метеорологической информации, так как сложно получить выборку, в которой были бы представлены одновременные измерения температуры и концентраций газов. При аэрологическом зондировании получают, как правило, информацию о вертикальных профилях температуры и влажности. Вследствие этого, статистические данные могут быть получены только для участков, где доминирует поглощение водяным паром. Тем не менее, для задач газоанализа, даже такие ограниченные исследования представляют значительный интерес. Альтернативным путем расчета характеристик молекулярного поглощения является использование уже готовых метеомоделей атмосферы, которые помимо средних значений содержат характеристики их изменчивости: ковариационные матрицы и дисперсии. В работах [31,32,33] развит подход к расчету статистических характеристик молекулярного поглощения на основе имеющихся статистических характеристик метеопараметров: средних значений и ковариационных матриц температуры и влажности. Этот подход использовался для решения задач зондирования атмосферы со спутников. В случае переноса собственного излучения в атмосфере Земли наиболее значимым фактором является изменение температуры, тогда как при распространении солнечного, либо лазерного излучений наиболее значимыми являются вариации концентраций поглощающих газов. Отличие задач спутникового зондирования таково, что интенсивность восходящей радиации можно линеаризовать относительно температуры и влажности. Поэтому рассчитать вторые моменты распределения оптических характеристик не представляло сложности. Однако вариации коэффициентов поглощения и функций пропускания определяются главным образом изменчивостью концентраций газов, причем эта зависимость для функций пропускания нелинейная. Кроме того, концентрации газов имеют функции распределения, которые могут существенно отлетаться от нормального, а коэффициент вариации может принимать достаточно большие значения. Поэтому возникла необходимость разработки методов расчета статистических характеристик молекулярного поглощения, которая весьма актуальна для прогноза распространения излучения в атмосфере Земли, когда информация о состоянии атмосферы на данный момент либо отсутствует, либо известна не полностью.

Целью данной работы является создание моделей описания спектров молекулярного поглощения, которые являются малопараметрическими, обладают высокой точностью, сопоставимой с прямыми методами, применимы в задачах переноса излучения в многокомпонентных газово-аэрозольных средах и позволяют исследовать вариации оптических характеристик атмосферы.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Созданы эффективные численные алгоритмы прямого счета характеристик молекулярного поглощения.

2. Развиты методы и алгоритмы параметризации характеристик молекулярного поглощения для повышения эффективности расчета переноса теплового излучения в атмосфере Земли.

3. Исследовано влияние естественной изменчивости малых газовых составляющих на вариации характеристик молекулярного поглощения и интенсивности длинноволнового излучения атмосферы.

4. Исследовано влияние погрешностей спектроскопической информации на радиационные характеристики атмосферы Земли (интенсивность излучения, скорость радиационного выхолаживания).

Методы исследования.

Решение поставленных задач осуществлялось с использованием численных методов, методов моделирования на ЭВМ, математической статистики, методов функционального анализа.

На основе всестороннего анализа сформулированы основные принципы оптимизации расчета характеристик молекулярного поглощения (коэффициент поглощения, оптическая толща, функция пропускания). Разработан новый метод высотной селекции линий поглощения, обеспечивающий повышение скорости счета на порядок для газов типа Н20, С02, концентрация которых убывает с высотой. На основе статистического подхода получены оценки погрешностей параметров спектральных линий на вариации интегральных характеристик молекулярного поглощения. Разработан новый метод учета перекрывания полос поглощения при разложении функции пропускания в виде ряда экспонент, основывающийся на преобразовании Лапласа. Разработан метод аппроксимации функции пропускания рядом экспонент, который обеспечивает равномерную сходимость данного ряда. Обоснованы методики расчета первых и вторых моментов распределения характеристик молекулярного поглощения в инфракрасном диапазоне спектра при условии неполного статистического описания метеорологических параметров атмосферы.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Метод оптимизации прямого расчета характеристик молекулярного поглощения (коэффициент поглощения, оптическая толща, функция пропускания) газов, концентрация которых уменьшается с высотой, основывающийся на высотной селекции спектральных линий поглощения. Для каждой спектральной линии определяется максимальная высота, выше которой данную линию можно не учитывать, что повышает скорость расчета спектра поглощения неоднородной атмосферы на порядок.

2. Скорость и точность учета молекулярного поглощения в радиационных блоках, применяемых в климатических моделях, могут быть существенно повышены при использовании:

1). Метода среднеквадратического приближения функции пропускания рядом экспонент, обеспечивающего равномерную сходимость ряда при выполнении следующих условий: коэффициент молекулярного поглощения во всем рассматриваемом спектральном диапазоне отличен от нуля, а параметры разложения положительные и образуют возрастающую последовательность.

2). Метода учета перекрывания полос двух газов, основывающийся на том, что спектральная зависимость оптической толщи т(£) для одного из газов может быть описана любой функцией ср^), удовлетворяющей

1 Г1 х<0 условию т-^Ь^СфС*)--^))^, где

Задавая функцию ср в форме изолированной линии и варьируя ее центр, возможно, описать функцию пропускания для смеси двух газов в виде

7-=}ехр{- т, - ф2 ¿/^. о

3. В инфракрасном диапазоне погрешность расчета пропускания атмосферы Земли, обусловленная неточностями интенсивностей и полуширин линий поглощения, пренебрежимо мала (< 1%), если спектральное разрешение ниже 5 см"1 и погрешности параметров линий являются случайными нормально распределенными величинами со средним равным нулю, а среднеквадратическое отклонение не превышает 10-20% от средних значений интенсивности и полуширины.

В сильных полосах поглощения погрешности спектроскопической информации, не превышающие величины 10%, не влияют на точность расчета нисходящей радиации при среднем спектральном разрешении (спектральное разрешение ниже 20 см"1).

Нисходящие потоки длинноволновой радиации в молекулярной атмосфере Земли для типичных метеорологических условий лета средних менее чувствительны к погрешностям параметров спектральных линий, содержащихся в базе данных ШТЯА№6 (менее 0.7 Вт/м2), чем к погрешностям в коэффициентах континуального поглощения паров воды (~ 3 Вт/м2).

4. Изменчивость скорости радиационного нагрева за счет удвоения концентрации Ы20 и СНЦ в тропосфере Земли меньшая, чем за счет неопределенности в континуальном поглощении паров воды.

5. Первые и вторые моменты распределения характеристик молекулярного поглощения в области 8-12 мкм рассчитываются с относительной погрешностью не более 10% на основе статистических метеорологических моделей, содержащих средние профили температуры, давления, концентрации поглощающих газов и ковариационные матрицы температуры и влажности.

6. Сдвиг центра линии давлением воздуха, когда отношение величины сдвига к величине полуширины при давлении равном 1 атм., превосходит 0.1, приводит к асимметрии и сдвигу в изолированных линиях, наблюдаемых в атмосферном спектре пропускания высокого разрешения при прохождении излучения через всю толщу атмосферы. Для газов, концентрация которых быстро уменьшается с ростом высоты (типа Н20), в спектре пропускания наблюдается сдвиг центра, тогда как для газов, равномерно перемешанных по высоте (типа СКЦ) наблюдается асимметрия. Ухудшение спектрального разрешения приводит к уменьшению асимметрии и увеличению наблюдаемого сдвига.

Достоверность

Достоверность результатов и выводов диссертационной работы обеспечивается строгостью используемых математических методов, непротиворечивостью результатов и выводов, их согласованностью с современными представлениями о распространении инфракрасного излучения через газовые среды, ссовпадением результатов численных расчетов с расчетами других авторов ( в частности, с эталонными расчетами Б.А.Фомина) и экспериментальными данными (В.И. Арефьева). Все вводимые приближения тестировались, с использованием прямых расчетов; выявлялись их границы применимости. Статистические характеристики молекулярного поглощения сопоставлялись с данными, полученными методом прямого моделирования. Подтверждением ряда выводов и результатов более поздними исследованиями других авторов.

Научная новизна

1. Сформулирован новый метод селекции спектральных линий, обеспечивающий значительное повышение скорости счета пропускания неоднородной атмосферной трассы.

2. Разработан метод оптимального разложения функции пропускания в виде ряда экспонент с заданной точностью и параметрами, определяемыми путем минимизации функционала, в который входит только спектральная зависимость коэффициентов поглощения в пространстве кумулятивных частот.

3. Доказано существование класса функций, с помощью которых можно описать спектральную зависимость оптической толщи и путем подбора вида данной функции учесть перекрывание полос при вычислении функций пропускания.

4. Впервые на основе анализа погрешностей параметров спектральных линий, содержащихся в современной базе данных Н1Т11АЫ96, оценены погрешности расчета потоков длинноволнового излучения в молекулярной атмосфере Земли.

Научная ценность положений и полученных результатов

1. Сформулированные критерии селекции линий позволяют при расчете характеристик молекулярного поглощения значительно уменьшить число учитываемых спектральных линий. Полученные приближенные формулы вычисления оптической толщи в центре линии и в ее крыле позволяют производить быстрые оценки без существенной потери точности.

2. Обоснована применимость параметризации функций пропускания в виде ряда экспонент для решения уравнения переноса коротковолнового излучения методом Монте-Карло и определены границы применимости. Разработанный метод учета перекрывания полос поглощения являются асимптотически точным (в случае поглощения одним газом).

3. Разработанный метод среднеквадратического приближения функции пропускания рядом экспонент, основывающийся на использовании системы ортогональных экспоненциальных функций, позволяет параметры разложения вычислить на основе коэффициентов поглощения, полученных методом к-распределения.

4. Выявлены основные источники погрешности при расчете спектральных и интегральных характеристик молекулярного поглощения. Установлены основные закономерности проявления спектроскопических погрешностей при расчете потоков длинноволнового излучения в атмосфере Земли. Предложена методология для анализа расхождений спутниковых и наземных наблюдений за интенсивностями излучения.

5. Данная работа была поддержана Российским фондом фундаментальных исследований: 94-01-01328-В, 96-07-89321, 96-05-64293, автор являлся руководителем гранта 96-05-64293.

Практическая значимость диссертационной работы определяется возможностью широкого применения моделей, описанных в диссертации в геофизических задачах, в том числе для решения задач переноса излучения в многокомпонентных газово-аэрозольных средах, когда нужно учитывать многократное рассеяние света по методу Монте-Карло.

Созданы пакеты программ:

1) Для расчета коэффициентов молекулярного поглощения, функций пропускания молекулярной атмосферы в широком спектральном диапазоне (от видимого до микроволнового) и для произвольного спектрального разрешения.

2) Для расчета функций пропускания и весовых функций для спутниковых радиометров Н111812 и Н1Я814.

3) Для расчета длинноволновых потоков излучения в молекулярной атмосфере Земли.

Данные пакеты обеспечивают высокую точность и скорость расчета.

Разработаны оптические модели атмосферы, которые позволяют оценить ослабление излучение С02 - лазера на атмосферных трассах.

Разработанные методы расчета спектров молекулярного поглощения, использовались для обработки данных лазерного зондирования газового состава атмосферы при использовании С02-лазера, а также для имитационного моделирования работы трассовых газоанализаторов на основе ССЬ-лазера, NH3-лазера, оптико-акустического газоанализатора многокомпонентных смесей с тепловым источником, всепогодного обнаружителя утечек углеводородов из продуктопроводов и ряда других.

Использование результатов работы. Пакеты программ для численного моделирования ослабления широкополосного излучения переданы в ЦНИИ «Комета». Разработанные автором методы нашли свое применение в задачах активного и пассивного газоанализа атмосферы, обнаружении пожаров спутниковыми методами в условиях разорванной облачности (Акт внедрения в ТУСУР), а также для прогноза распространения лазерного излучения на протяженных атмосферных трассах. Оптические модели атмосферы вошли в две монографии из серии «Современные проблемы атмосферной оптики». Методика быстрого расчета функций пропускания описана в монографии Зуев В.Е., Макушкин Ю.С., Пономарев Ю.Н Спектроскопия атмосферы. - Л: Гидрометеоиздат. - 1997 и вошла в справочник Атмосфера. -Л.: Гидрометеоиздат. -1991.

Работа выполнялась также по контракту с Ливерморской национальной лабораторией США (контракт № В239696).

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на Симпозиуме по распространению лазерного излучения (Томск, 1979, 1983), Всесоюзном совещании по атмосферной оптике и актинометрии, (Томск, 1983), Всесоюзном симпозиуме по лазерному и акустическому зондированию атмосферы (Томск, 1984), Международной конференции по лазерным радарам (Торонто, 1986, Томск 1990), Всесоюзном симпозиуме по фотохимическим процессам земной атмосферы (Черноголовка, 1986), Всесоюзном семинаре по спутниковой гидрофизике (Севастополь, 1988), Atmospheric spectroscopy Application

Workshop (Москва 1990, Reims, France 1993, Reims, France 96), Всесоюзном симпозиуме и Всесоюзной школе по молекулярной спектроскопии высокого и сверхвысокого разрешения (Томск, 1988, Омск, 1991), Symposium-School, High Resolution Molecular Spectroscopy (Москва - Нижний Новгород, 1993, Петергоф 1996, Томск 1999), Межреспубликанском симпозиуме "Оптика атмосферы и океана (Томск, 1994, 1996, 1997), Медународном симпозиуме «Оптика атмосферы и океана» (Томск, 1999), Fourteenth coloquium on high resolution molecular spectroscopy (Dijon, 95), Международной конференции Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды (Томск, 1995), Международной конференции "Импульсные лазеры на переходах атомов и молекул (Томск, 1995), Internetional Conference on High Resolution Molecular Spectroscopy. (Prague, Czech Republic, 1996).

Вклад автора При получении результатов настоящей работы автором внесен определяющий вклад, выраженный в постановке задачи, разработке методов исследования, обсуждении и интерпретации результатов исследований. Идея использования статистических метеомоделей для расчета первых и вторых моментов распределения характеристик молекулярного поглощения принадлежит А.А.Мицелзо. В данной работе проведено обоснование применимости данного подхода при неполном статистическом описании метеорологических параметров.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав и приложений.

Заключение диссертации по теме «Оптика», Фирсов, Константин Михайлович

Заключение

Совокупность результатов, изложенных в работе, позволила решить научно-техническую проблему создания малопараметрических моделей молекулярного поглощения обеспечивающих высокую точность, сопоставимую с прямыми методами счета. Методы, развитые в этой работе могут найти широкое применение в геофизических задачах исследования Земли из космоса, общей циркуляции атмосферы, прогнозе климата, а также прогнозе распространения лазерного излучения через атмосферу и анализа газового состава атмосферы. Основные результаты работы:

1. Разработан пакет программ для расчета спектров поглощения прямым методом, который не уступает по точности и скорости лучшим известным аналогам, что позволяет проводить широкомасштабное моделирование. Высокая скорость обеспечивается в первую очередь объединением многосеточного алгоритма и нового, разработанного автором двухэтапного метода селекции спектральных линий.

2. Применен статистический подход к оценке качества исходной спектроскопической информации, содержащейся в современных базах данных при расчете широкополосных функций пропускания. Погрешности параметров линий представляются в виде суммы случайной и систематической погрешностей, причем последняя связана в первую очередь с погрешностью интегральной интенсивности и среднего значения полуширины рассматриваемой полосы. Показано, что погрешность расчета функций пропускания при спектральном разрешении ниже 5 см"1 зависит только от величины данной систематической погрешности.

3. Проанализированы величины сдвигов центров линий поглощения молекул газов, присутствующих в атмосфере, и выполнены численные эксперименты по учету влияния сдвига на спектр резонансного пропускания для нескольких типов распределения концентрации поглощающих газов по высоте. Предложены критерии оценки влияния величины сдвига линии давлением воздуха на распространение узкополосного излучения видимого и ИК диапазонов спектра. Показано, что сдвиг центра линии давлением воздуха приводит к асимметрии и сдвигу в изолированных линиях, наблюдаемых в атмосферном спектре пропускания высокого разрешения.

4. На примере трассового газоанализатора на основе ЫН3-лазера показано, что одним из основных факторов, ограничивающих возможности многокомпонентного лазерного газоанализа, являются погрешности в коэффициентах поглощения. Тогда как спектральные тренды, появляющиеся за счет аэрозольного ослабления, континуального поглощения парами воды и турбулентных искажений пучка на трассе могут быть учтены при решении обратной задачи.

5. Разработаны методики, позволяющие рассчитывать статистические характеристики молекулярного поглощения, включающие средние и среднеквадратические отклонения коэффициентов молекулярного поглощения, оптической толщи и функций пропускания на основе метеорологических моделей, содержащих первые и вторые моменты распределения температуры, давления и концентраций поглощающих газов. Построена оптическая модель молекулярного поглощения для ряда переходов С02-лазера. В спектральном диапазоне 8-13 мкм исследованы вариации коэффициентов молекулярного поглощения, обусловленные изменчивостью температуры и влажности для летних и зимних условий Западной Сибири.

6. Для летних условий Западной Сибири оптическая толща в приземном слое атмосферы Земли на длинах волн, где доминирует поглощение парами воды, удовлетворительно описывается усеченным нормальным распределениям, а для зимних - гамма - распределением.

7. Для неоднородной атмосферы определены условия применимости рядов экспонент при решении уравнения переноса коротковолнового излучения методом Монте-Карло.

8. Разработан новый метод учета перекрывания полос поглощения разных газов, который позволяет отказаться от традиционных способов учета этого эффекта в виде произведения функция пропускания, что дало радикальное сокращение числа членов разложения. Определены границы применимости данного метода. Полученные формулы являются асимптотически точными в случае поглощения одним газом. Моделирование показало, что погрешность расчета функций пропускания при использовании данного метода учета перекрывания полос не превышала 3%.

9. Сформулирована и решена задача оптимальной параметризации функции пропускания с заданной точностью на основе информации о тонкой структуре линий поглощения. Показано, что для функции пропускания существует разложение в виде ряда экспонент, к которому она равномерно сходится. Объединение в одну вычислительную схему метода к -распределения и ортогональных экспоненциальных функций позволяет создать высокоэффективную методику разложения функций пропускания в ряд экспонент. Показано, что для спектральных интервалов, достигающих величины 2000 см"1, достаточно 6-7 членов ряда, чтобы описать функцию пропускания с погрешностью, не превышающей 1%.

10. Разработана малопараметрическая модель функций пропускания в виде ряда экспонент, которая может использоваться для интерпретации данных спутникового зондирования и расчета потоков длинноволнового излучения. Впервые при расчете параметров разложения функции пропускания в ряд экспонент учтена аппаратная функция спутникового радиометра.

11. Проведен анализ влияния погрешностей параметров спектральных линий, содержащихся в современных базах данных типа Н1ТКАЫ96 и ОЕ18А97 на погрешности расчета длинноволновых восходящих и нисходящих потоков излучения в атмосфере Земли. Получены верхние оценки погрешностей расчета длинноволновых потоков радиации на верхней и нижней границе атмосферы Земли. Они составляют величины: 0.2% для нисходящих потоков и 0.25% для восходящих потоков. Показано, что погрешности расчета восходящих потоков за счет систематической погрешности коэффициентов

252 континуального поглощения могут достигать 0.3%, а для нисходящих потоков до 1%).

12. Удвоение концентрации газов СН4 и N20 приводит к меньшему изменению скорости радиационного выхолаживания атмосферы, чем погрешности спектроскопической информации. Для учета эффектов, связанных с возрастанием концентрации СН4 и N20 в тропосфере Земли, необходимо уточнение модели континуального поглощения водяного пара. Благодарности

Автор выражает глубокую признательность Ю.С. Макушкину и С.Д. Творогову за постоянное внимание и поддержку работы. Плодотворное влияние на всю исследовательскую работу автора оказывала совместная работа с Ю.Н. Пономаревым, A.A. Мицелем, А.Д. Быковым.

Автор благодарит сотрудников Отделения спектроскопии атмосферы, и в первую очередь И.В. Пташника, М.Ю. Катаева, Т.Ю. Чеснокову, О.В. Науменко, В.А. Капитанова, Б.А. Тихомирова, сотрудничество с которыми, было весьма полезным.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Фирсов, Константин Михайлович, 2000 год

1. Wang W С. , Shi G. Y., Kiehl J.T. 1.tercomparison of the thermal Radiative effect of CH4, N20, CF2CL2, and CFCL3 into the National Center for Atmospheric Research Community Climat Model// Journ. Geoph. Research. - 1991. -V.96, No. D5. -pp.9097-9103.

2. Кондратьев К.Я. Радиационные факторы совершенных изменений глобального климата. —Л.: Гидрометеоиздат. -1986.

3. Ellingson R.G., Ellis J., Feis S. The intercomparison of radiation codes used in climate models: long wave results // Journ. Geoph. Research. 1991. - V. 96, NoD5. - pp.8929-8953.

4. 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// Journ. Geoph. Research. 1991. - V.96, No.D5.-pp. 9027-9063.

5. Перенос радиации в рассеивающих и поглощающих атмосферах. Стандартные методы расчета/ Под ред. Ж. Ленобль. Л.: Гидрометеоиздат. -1990. с. 262.

6. Зуев В.Е., Титов Г.А. Современные проблемы атмосферной оптики. Том 9. Оптика атмосферы и климат. Из-во «Спектр» Института оптики атмосферы СО РАН, 1966. - 271 с.

7. Ку-Нан-Лиоу Основы радиационных процессов в атмосфере. Л. Гидрометеоиздат, 1984 г., 376 с.

8. Tyuterev, V.G., Tipping, R.H., Urban, S., Varanasi, P., Weber, M. The 1997 spectroscopic GEISA databank// Journ. Quant. Spectr. and Radiat. Transf. 1999. - V.62, No.2. - pp. 205-254.

9. Partridge H., Schwenke D. The determination of an accurate isotopic dependent potential energy surface for water vapor from extensive "ab initio" calculations and experimental data.//Journ. Chem. Phys. 1997. - V.106, pp. 4618-4639

10. Быков А.Д., Воронин B.A., 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.

11. Ellingson R.G., Wiscombe W.J. The Spectral Radiance Experiment (SPECTRE): Project Description and Sample Results //Univ. of Maryland/NASA Goddard Space Flight Center. 1996. - 54 p.

12. Ellingson R.G. The state of the ARM-IRF Accomplishments trough 1997// Proc. of the Eighth Atmospheric Radiation Measurement (ARM) Science Team Meeting, Tuscon, Arisona. 1998. - pp.245-248.

13. Barton. I. Infrared Continuum Vater Vapor Absorption Coefficient Derived from Sattelite Date.//Appl Opt. 1991. - V. 30, No21. - pp.2929-2934.

14. Clough S., Kneizis F., and Davies R. Line Shape and the Water Vapor Continuum.//Atm. Research. 1989. - No23. - pp. 229-241.

15. Robert J. Selby, L. Biberman. Infrared Continuum Absorption by Atmospheric Water Vapor in the 8-12-jim Window.//Appl. Opt. 1976. - V.15, No9. - pp. 2085-2090.

16. Brown P.D., Ciough S.A., Mlawer E.J., Shippert T.R., Murcray F.J. High resolution validation in the Shortwave: ASTI/LBLRTM QME// Proc. of the Eighth Atmospheric Radiation Measurement (ARM) Science Team Meeting, Tuscon, Arisona. 1998. - pp. 101-108.

17. Перевалов В.И., Ташкун С.М., Люлин О.М., Лободенко Е.И., Теффо Ж.-Л. От моделей к базам данных по высокотемпературным спектрам С02, N20. //Тез.докл.IV Симпозиума Оптика атмосферы и океана, Томск. 1997. -С.29-30.

18. Stephens G.L. The Parametrization of Radiation for Numerical Weather Prediction and Climate Models// Monthly weather review. 1984. - V.112, P.826-867.

19. Fouquart Y. Radiative transfer in climate models. Phisically-based Modelling and Simulation of Climate and Climatic Cange/ Shlesinger M.E. Ed. //Kluwer Academic Publishers, Part 1. 1988. - pp.223-283.

20. Fourquart Y., Bonnel B. Intercomparising Shortwave Radiation Codes for Climate Studies.// Journ. Gephyc.Res. 1991. - V.96, No.D5, pp.8955-8968.

21. Кондратьев К.Я., Биненко В.И., Мельникова И.Н. Поглощение солнечной радиации облачной и безоблачной атмосферой. Метеорология и гидрология, 1996, №2, с. 14-23.

22. 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 // Journ. Quant. Spectrosc Radiat. Transfer. -1999. V.60, No.2. - pp. 231-246.

23. Lerner R.C.M. The copacity of atmosphere. An estimate of the contribution due to unknown, weak absorption lines in the water spectrum// Report on Water Conference, Paris, 1998

24. Chen H., Lu D. An explanation for anomalous absorption of solar radiation by water clouds// Proc. of the International Radiation Symposium, IRS '96: Current Problems in Atmospheric Radiation, Fairbanks, Alaska, 19-24 August. -1996. -pp. 1042-1045.

25. Турчин В.Ф., Козлов В.П., Малкевич М.С. Использование методов математической статистики для решения некорректных задач// Успехи физических наук. 1970. - Т. 102, вып.З. - С.345-386.

26. Покровский О.М., Тимофеев Ю.М. Общий статистический подход к решению обратных задач атмосферной оптики// Метеорология и гидрология. 1972. - №1. - С.52-59.

27. Малкевич М.С. Оптические исследования атмосферы со спутников// М.:Наука. 1973. - 305 с.

28. Pierlussi J.H., Gibson G.A., Hall J.Т. Calculational error in laser molecular transmittance due to uncertainties in line and meteorological data //Optical engineering. 1980. - V.19., No4. - pp.543-545.

29. Зуев В.Е., Макушкин Ю.С., Пономарев Ю.Н Спектроскопия атмосферы. -Л.: Гидрометеоиздат. 1997. - 247 с.

30. Firsov K.M., Kataev M.Yu., Mitsei A.A., Ponomarev Yu.N., Ptashnik I.V. The computer code LARA and AIRA for simulating the atmospheric transmittance and radiance: carent status// Journ.Quant.Spectr. and Radiat.Trasf. 1995. - V.54, No3. - pp.559-572.

31. Mitsei A.A., Firsov K.M. A fast line-by-line method // Journ.Quant.Spectr. and Radiat.Trasf. 1995. - V.54, No3. - pp. 549-557.

32. Мицель A.A., Фирсов K.M. Эффективный метод прямого счета молекулярного поглощения/Юптика атмосферы и океана. 1994. - Т.7, №10. - С. 1437-1440.

33. Мицель A.A., Пташник И.В., Фирсов K.M., Фомин Б.А. Эффективный метод полинейного счета пропускания поглощающей атмосферы //Оптика атмосферы и океана. 1995. - Т.8. №10. - С. 1547-1548.

34. Firsov K/M, Mitsei A.A., Ponomarev Yu.N., Ptashnik I.V. Parametrization of transmitíanse for application in atmospheric Optics// Journ.Quant.Spectr. and Radiat.Trasf. -1998. -V.59, No3-5. pp.203-213.

35. Комаров B.C., Михайлов C.A., Мицель A.A., Пономарев Ю.Н., Руденко В.П., Фирсов K.M. Программное и информационное обеспечение задач оптики атмосферы.// Оптика атмосферы. 1988. - Т. 1, № 2. - С.42-45

36. Телегин Г.В., Фомин В.В., Фирсов K.M. Расчет коэффициентов молекулярного поглощения в спектре С02. Микроокна полосы 4.3 мкм С02.// Оптика и спектроскопия. 1980. - Т.49, вып.6. - С. 1159-1163.

37. Фирсов K.M. Влияние неточности параметров спектральных линий на погрешности расчета характеристик молекулярного поглощения. // IV Симпозиум '"Оптика атмосферы и океана", г. Томск. 10-12 июня 1997.

38. Бондаренко С.Л., Долгий С.И., Зуев В.В., Катаев М.Ю., Мицель A.A., Пелымский O.A., Пташник И.В., Фирсов K.M., Шубин С.Ф Лазерный многокомпонентный газоанализ приземного слоя атмосферы //Оптика атмосферы. 1992. - Т.5, № 6. - С.576-587

39. Банах В.А., Пономарев Ю.Н., Смалихо И.Н., Фирсов K.M., Малюта Д.Д., Поляков Г.А. Моделирование работы многоволнового дистанционногогазоанализатора на основе NH3 лазера //Оптика атмосферы и океана. 1999. -Т. 12, №9. -С. 772-786.

40. Banakh V.A., Ponomarev Yu.N., Smalikho I.N., Firsov K.M., Maluta D.D., and Polyakov G.A. Simulation of Operation of Multiwave Remote Gas-Analyzer Based on NH3-laser//Infrared Phys. And Technology. 2000. - V.41, No2. -pp. 115-132.

41. Быков А.Д., Пономарев Ю.Н., Фирсов K.M. Учет сдвига центров линий поглощения атмосферных молекул давлением воздуха в задачах переноса узкополосного оптического излучения.// Оптика атмосферы. 1992. - Т.5, № 9. - С.576-587.

42. Bikov A.D., Ponomarev Yu.N., Firsov K.M. Account of spectral line shift in the problem of narrow band optical radiation transfer throgh the inhomogeneous atmosphere //Proc. Colloquium Atmospheric Spectroscopy Applications. Reims, France. 1993. - p.4.

43. Зуев В.В., Мицель A.A., Пташник И.В., Фирсов K.M. Влияние допплеровского уширения эхосигналов на точность восстановления профиля Н20 из лидарных данных //Оптика атмосферы и океана. 1995. -Т.8, №9. - С. 1378-1382.

44. Firsov K.M., Kataev M.Yu., Mitsei A.A., Ptashnik I.V., Zuev V.V. The computer code SAGDAM for simulating the laser sounding of atmospheric gases// Joum.Quant.Spectr. and Radiat.Transf. 1999. -V.61, No.l. - pp.25-37.

45. Капитанов В.А., Катаев М.Ю., Мицель A.A., Тихомиров Б.А., Фирсов K.M. Моделирование OA-газоанализатора многокомпонентных газовых смесей с тепловым источником //Оптика атмосферы. 1992. - Т.5, № 4. - С.378-387.

46. Firsov K.M., Mitsei A.A., Kataev M.Yu. Atlas of atmospheric and trace gas absorption for gasanalises and radiative transfer //SPIE. 1992. - V. 1811. -pp.385-388.

47. Зуев B.E. Распространение лазерного излучения в атмосфере,— М.: Радио и связь, 1981,—288 с.

48. Распространение лазерного пучка в атмосфере /Под ред. Д. Стробена. Москва, "Мир", 1981.-414 с.

49. Смит К., Томсон Р. Численное моделирование газовых лазеров. — М.: Мир., 1981,—515 с.

50. Clough S.A., Kneizys F.X., Rothman L.S., and Gallery W.O. Atmospheric spectral transmittance and radiance: FASCOD IB // Proc. SPIE. 1981. V. 227.

51. Rothman L.R. HAWKS HITRAN atmospheric workstation for windos //Hanscom AFB, MA 01731-3010. Файл программ на оптическом диске прилагается к базе данных HITRAN96.

52. Несмелова Л.И., Родимова О.Б., Творогов С.Д. Поглощение излучения в крыле полосы 4.3.мкм С02 //Оптика атмосферы и океана. 1988. - Т. 1, № 5.- С.3-18.

53. Несмелова Л.И., Творогов С.Д., Фомин В.В. Спектроскопия крыльев линий.- Новосибирск: Наука., 1972. 141 с.

54. Несмелова Л.И.„ Родимова О.Б., Творогов С.Д. Контур спектральной линии и межмолекулярное взаимодействие. Новосибирск, Наука, 1986. - 213 с.

55. Shapiro М.М., Gush Н.Р., Can. J. Physics, V.44,p.949 (1966)

56. Кондратьев К.Я., Тимофеев Ю.М. Прямые методы расчёта функций пропускания атмосферных газов. //Изв. АН СССР, Физика атмосферы и океана. 1967. - Т.З. № 2. - С. 198-206.

57. Покровский А.Г. Методика расчета спектрального пропускания ИК радиации в атмосфере //Сб.: Проблемы физики атмосферы. Л.: ЛГУ. 1967. -№7. - С.85-110.

58. Drayson S.R. Atmospheric transmission in the C02 bands beetween 12 p. and 18 p. //Appl. Opt. 1967. - V.5. - pp.385-391.

59. Valdar O. A new method for the rapid calculation of infrared transmittances of atmospheric gases // Journ.Quant.Spectr. and Radiat.Trasf. 1981. - V.26, No4. -pp.381-384.

60. Valdar O. Rapid transmittance integration using line blending and strait line fit to line shapes// Journ.Quant.Spectr. and Radiat.Trasf. 1983. - V.29, No5. - pp.407411.

61. Report on the ITRA, International Radiation Commission Working Group on Remote Sensing / Edited by A.Chedin, H.Fisher, K.Kunzi, D.Spaukuch, N.A.Scott //University of Maryland, 1988.-201 p.

62. Пташник И.В. Математическое моделирование оптического абсорбционного зондирования газового состава атмосферы/ Канд. дисс. физ.мат. наук. -Томск. 1996. 130 с.

63. Афонин С.В. Гендрин А.Г. Информационно-программное обеспечение задач атмосферной оптики. /Под ред. Г.М.Крекова //Новосибирск: Наука, 1988. -С.38-65

64. Feigelson Е.М., Fomin В.А., Gorchakova I.A., Rozanov E.V., Timofeyev Yu.,M, Trotsenko A.N., Schwarzkopf M.D. Calculation of longwave radiation fluxes in atmospheres //Journal of Geophysical Research. 1991. - V.96. - pp. 89859001.

65. 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. I3p.

66. Фомин Б.А., Троценко A.H., Романов С.В., Эффективные методы расчета оптических свойств газообразных сред //Оптика атмосферы и океана. 1994. - Т.7, №9. - С. 1457-1462.

67. 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. NCAR/TN-367+STR, Boulder. Colorado. 1992.

68. Мицель А.А., Руденко В.П. Пакет прикладных программ для расчёта энергетических потерь оптического излучения в атмосфере LARA-1 //Препр. 57. Томск: Изд.ТФ СО АН СССР, 1988. 55 с.

69. McMilling L.M., Fleming Н.Е., Atmospheric transmittansce of an absorbing gas:

70. A computationally and accurate transmittance model for absorbing gases with constant mixing ratios in the inhomogeneous atmospheres //Appl.Opt.—1976.— V. 15,No.2.—P.358-363.

71. Fleming H.E., McMilling L.M. Atmospheric transmittansce of an absorbing gas:

72. A computationally and accurate transmittance model for slant paths at different zenith angles// Appl.Opt.—1977,—V. 16,No.5.— pp. 1366-1370.

73. McMilling L.M., Fleming H.E., Atmospheric transmittansce of an absorbing gas:

74. A computationally and accurate transmittance model for absorbing gases with variable mixing ratios //Appl.Opt.—1979,—V. 18, No. 10,—pp. 1600-1606.

75. Scot N.A., Shedin A.A. A fast line-by-line method for atmospheric absorption computations: The automatized atmospheric absorption atlas. //J.Appl. Meteor. -1981. V.20, No7. - pp.802-812.

76. Aoki T. Development of a line-by-line model for the infrared radiative transfer in the Earth's atmosphere //Meteorology and Geophysics. 1988. - V.39, No2. -pp.53-58.

77. Turner D.S. Absorption coefficient estimation using a two-dimensional interpolating procedure // Journ.Quant.Spectr. and Radiat.Trasf. -1995. V.53. -633-637.

78. Strow L.L., Motteler H.E., Beuson R.G., Hannon S.E. and de Souzo-Mackodo S. Fast computation of monochromatic infrared atmospheric transmittances using compressed look-up tables //Journ.Quant.Spectr. and Radiat.Trasf. 1998. -V.59. - pp.481-493.

79. Draison S.R. Rapid computation of the Voigt profile. //Journ.Quant.Spectr. and Radiat.Trasf. 1976. -V. 16, No7. - pp. 611-614.

80. AFGL Atmospheric absorption line parameters compilation (main data base). Edition of September 1980. Compiled by L. S. Rothman,—AFGL OPI, LG Hanscom AF bedford, Mass., 01731.

81. Матвеев B.C. Приближенное описание коэффициента поглощения и ширины спектральной линии для контура Фойгта. //Журн. прикл. спектроскопии. 1972. - Т.16, вып.2. - С.228-233.

82. Акименко P.M., Арефьев В.Н., Каменоградский Н.Е. Сизов Н.И., Устинов В.П. О спектроскопическом методе определения содержания С02 в атмосфере //Метеорология и гидрология. 1979, №6. - С. 102-105.

83. Арефьев В.Н., Каменоградский Н.Е., Кашин Ф.В., Мухометшина J1.A. Модельные исследования функций пропускания атмосферы в области 2.06 мкм // Труды института экспериментальной метеорологии. 1987. -Вып. 19(125). - с.48-54.

84. Щелканов Н.Н., Пхалагов Ю.А., Ужегов В.Н. Исследование континуального поглощения водяного пара в натурных условиях в области 10.6 мкм //Оптика атмосферы и океана. 1992. - Т.56, №.7. - с.681-687.

85. Shumate M.S., Menziea R.T., Margolia J.S., Rozengren L.-G. Water vapor absorption of carbon dioxide laser radiation //Appl.Opt. 1976. - V. 15, No. 10. -pp.2480-2488.

86. Арефьев В. И., Вишератин К.Н. Коэффициенты поглощения излучения С02-лазера аммиаком//Труды института экспериментальной метеорологии. -1982.-вып. 12. с. 121-124.

87. Patty R.R., Ruswurm G.M., McClenny W.A., Morgan D.R. C02 laser absorption coefficients for determine ambient levels of 03, NH-? and C2H4 //Apll.Opt. 1974. - V.13,Nol2. - pp. 2850-2854

88. Brewer R.JBruce C.W. Photoacoustic spectroscopy of NH3 at the 9-mkm and 10 |im C02 laser wave length //Apl. Opt. 1978. - V.17, No23. - pp. 3746-3749.

89. Mayer A. Comnera J. Charpentier H., Jaussaud C. Absorption coefficiente of various pollutant gasee at C02 laser wavelengths; application to the remote sensing of those pollutants //Appi.Opt. 1978. - V.17,No3. - pp.391-393.

90. Mayer A. Comera J.Charpentier H.Jaussaud C. Absorption coefficients of various pollutant gaeee at C02 laser wavelengths; application to the remote sensing f those pollutants: errata //Appi.Opt. 1980. - V. 19, No.9. -pp. 1572.

91. Yamanouchi Т., Tanaka M. Absorption properties of the near-infrared water vapor bands //Journ.Quant.Spectr. and Radiat.Tranfer. 1985. - V.34, No6. -pp.463-472.

92. Зайдель A.H., Островская Г.В., Островский Ю.И. Техника и практика спектроскопии.— М.: Наука, 1972. 376 с.

93. Пеннер С.С. Количественная молекулярная спектроскопия и излучательная способность газов. М.: ИЛ. 1963.-494с.

94. Bregg S.L., Kelly J.D.Atmospheric water vapor absorption at 1.3 jum //Appi.Opt. 1987. - V.26, No3. - pp.506-513.

95. Адикс Т.Г., Дианов -Клоков В.И. //Оптика и спектроскопия. 1971. -Т.ХХХ, Вып.2. - С.205-208.

96. Nicolaesen F.M. Pressure broadening and frequency shifting of water lines studed by high resolution FT-IR spectroscopy //Proc. ASA Workshop, Moskow. 1990. -pp.103-109.

97. Zuev V.V., Ponomarev Yu.N., Solodov A.M. Influence of the shifts H20 absorption lines with air pressure on the accureacy of the atmospheric humidity profiles measured by the differential-absorption method //Opt.Let. 1985. - V. 10., No7, pp.318-320.

98. Ш.Поляков А.В., Тимофеев Ю.М., Тонков M.B., Филиппов Н.Н. Влияние сдвига центра линии на функции пропускания атмосферы на касательных трассах //Оптика атмосферы. 1997. - Т. 10, № 2, С. 157-160.

99. Быков А.Д., Синица Л.Н., Стариков В.И. Экспериментальные и теоретеческие методы в спектроскопии молекул водяного пара //Новосибирск, Из-во СО РАН, 1999. 376 с.

100. Smith М. A., Rinsland С. P., Malathy Devi V. et al. //Journ Opt. Sos. Amer. B: -1988. -V. B5. pp.585-593.

101. Barbe A., Bouazza S., Plateaux J. J. Pressure shifts of 03 broadened by N2 and 02//Appl. Optics. 1991. - V.30, Nol8. - pp. 2431-2442.

102. Tibault F. Profils spectraux et collision moleculariires// Ph.D. Tese, Paris XI, Orsay, 1992, 194 p.

103. Rinsland C. P., Malathy, Devi V., Smith M. A. et all. Measurements of air-broadened and nitrogen-broadened Lorenth width coefficients and pressure shift coefficients in the v4 and v2 bands of 12CH4//Appl. Optics. 1988. - V.27. - pp. 631-651.

104. Fox K., Jenning-s D. E., Stern E. A. et all. Measurement of argon-, helium-, hydrogen-, and hydrogen-broadened widths of methane lines near 9000 cm'1 //Journ. Quant. Spectr. And Radiat. Trasfer. 1988. - V.39. - pp. 473-483.

105. Grossman B.E., Brouell E.V. "Water-Vapor Line Broadening and Shifting by Air, Nitrogen, Oxygen, and Argon in the 720-nm Wavelength Region // Joum. Mol. Spectrosc. 1989. -V. 138. - pp. 562-595.

106. Rothman L.S., Gamache R.R., Goldman A., Brown L.R., Toth R.A., Pickett H.M., Poynter R.L., Flaud J.-M., Camy-Peyret C., Barbe A., Husson N., Rinsland C P., and Smith M.A.H., "The HITRAN database: 1986 Edition //Appl.Opt. 1987. - V.26. - pp.4058-4097.

107. Зуев В.E., Комаров B.C. Статистические модели температуры и газовых компонент атмосферы.// Гидрометеоиздат, Д., 1986. С.264.

108. Zander R., Rinsland С. P. Variability and trend stadies of atmospheric constituents based on infrared solar spectra recorded from the ground //Proc. ASA Workshop, Moskow. 1990. - pp.134—144.

109. Dana V., Mandin J.-Y., Camy-Peyret C., Floud J., ShervilardJ.P., Hawkins R.L., and Delfau J.-L. Measurements of collision linewidth in the v2 bands of H20 from Fourier-transformated flame spectra //Appl. Opt. 1992. - V.31, Nol2. -pp. 1928-1936.

110. Air monitoring by Spectroscopic techniques. /Ed. by M.W. Sigrist. //A Wiley-intercience publication. John Wiley & Sons.Inc. New York, 1993. 530 p.

111. Olafsson A., Phammerich M. Trace gas detection with IR gas lasers / In Appl. Laser Spectr, Ed. By W.Demtroder, 1990. p.403

112. Баранов В.Ю., Бобков И.В., Дядькин А.П., Малюта Д.Д., Межевов B.C., Кузьменко В.А., Поляков Г.А., Пигульский С.В., Старостин А.Н., Хахалев А.А. Многоволновой аммиачный лидар // Троицк. Препринт ТРИНИТИ. -1998. JNfo0043-A. -49 с.

113. Пхалагов Ю.А., Ужегов В.Н., Щелканов Н.Р. Аэрозольное ослабление оптического излучения в летних дымках Западной Сибири //Оптика атмосферы и океана. 1996. - Т.9, №6. - С.720-726.

114. Ужегов В.Н., Пхалагов Ю.А., Щелканов Н.Р. Исследование аэрозольного ослабления оптического излучения в зимних условиях //Оптика атмосферы и океана. 1994. - Т.7, №8. - С. 1067-1076.

115. Арефьев В.Н. Молекулярное поглощение водяным паром излучения в окне относительной прозрачности атмосферы 8-13 мкм. //Оптика атмосферы. -1989, Т.2, №10ю С. 1034-1054.

116. Афифи А., Эйзен С. Статистический анализ. Подход с использованием ЭВМ. М.: Мир, 1982.-488 с.

117. Вучков И., Бояджиева Л., Солаков Е. Прикладной линейный регрессионный анализ. М.: Финансы и статистика, 1987. 240 с.

118. Ш.Кендалл М.Дж., Стюарт А. Статистические выводы и связи //М.:Наука, 1973,—899 с.

119. Боровиков В.П., Боровиков И.П. STATISTICA. Статистический анализ и обработка данных в среде Windows. М.: «Филинъ», 1998. 608 с.

120. Денисов С.Г., Покровский О.М. О коррекции оптической модели атмосферы при решении задачи термического зондирования атмосферы// Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1977 - Т. 13, №10. - С. 10091017.

121. Митник JI M. О вариациях поглощения СВЧ излучения в атмосферном озоне. //Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1977 - Т. 15, №4. -С.401-407.

122. Наумов А.П. О статистической структуре распределения радиометеорологических характеристик //Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1979 - Т. 15, №2. - С. 175-186.

123. Макушкин Ю. С., Мицель А. А., Фирсов К. М. Статистический метод расчета молекулярного поглощения //Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана,— 1983,— Т. 19, № 8.— С. 824—830.

124. Мицель A.A., Пономарев Ю.Н., Фирсов K.M. Молекулярное поглощение атмосферы. /Сб. методик Влияние атмосферы на распространение лазерного излучения. Раздел.3. Томск: Изд-е ТФ СО АН СССР. - 1987 .-50с.

125. Зуев В.Е., Макушкин Ю.С., Мицель A.A., Пономарев Ю.Н., Руденко В.П., Фирсов K.M. Оптические модели молекулярной атмосферы. //Тез. докл. 13 Межд. конф. по лазерным радарам, Торонто, 1986. - С.119-121.

126. Макушкин Ю.С., Мицель A.A., Фирсов K.M. Влияние вариаций температуры и влажности на поглощение излучения в области 10.6 мкм

127. Изв. АН СССР, физика атмосферы и океана. -1986. Т.22, № 6. - С.595-599.

128. Макушкин Ю.С., Мидель A.A., Руденко В.П., Фирсов K.M. Построение статистической модели характеристик молекулярного поглощения /Сб. Оптико-Метеорологические исследования земной атмосферы. Новосибирск, Наука, 1987. с.63-78.

129. Мидель A.A., Фирсов K.M. О точности расчета средних значений и дисперсий характеристик поглощения на длине волны 10.6 мкм //Оптика атмосферы. 1990. - Т.З, № 5. - С.494-497.

130. Брюхань Ф.Ф. Методы климатической обработки и анализа аэрологической информации. М.:Мир, 1975. - 275 с.

131. Брюхань Ф.Ф. Новый аэроклиматический справочник свободной атмосферы над СССР. T.XII. М.: Гидрометеоиздат, 1980. - 67 с.

132. Справочник статистических характеристик темпекратуры и влажности в свободной атмосфере над СССР. Ч.1-И1/ Под ред. Комарова B.C. М.: Гидрометеоиздат. - 1972.

133. Справочник статистических характеристик темпекратуры и влажности в свободной атмосфере над СССР. 4.IV/ Под ред. Комарова B.C. М.: Гидрометеоиздат. - 1975. -142 с.

134. Комаров" В. С., Ломакина Н. Я., Михайлов С. А. Оценочная модель высотного распределения малых газовых составляющих атмосферы //Метеорология и гидрология. 1985. - № 1. - С. 56-61.

135. Anderson G., Clough S., Kneizys F., Chetwynd J., and Shettle E., AFGL Atmospheric Constituent Profiles (0 120 km) //Air Force Geophysics Laboratory, AFGL-TR-86-0110, Environmental Research Paper No. 954. - 25 p.

136. Зуев В.E., Креков Г.М. Оптические модели атмосферы. -Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 256 с.

137. Адикс Т. Г., Арефьев В. Н., Дианов-Кдоков В. Н. Влияние молекуляпного поглощения на распространение излучения СО2-лазеров в атмосфере Земли //Квантовая электроника. -1975. -Т.2, № 5. С. 885—897.

138. Арефьев В. Н.Пропускание тропосферой излучения лазеров на молекулах различных изотопов углекислого газа //Квантовая электроника. 1985. - Т. 12. №3. -С.631—634.

139. Husson N., Chedin A., Scott N. А„ Cohen Hall alen I, La banque de donnees «GEISA» //Laboratoire de Meteorologie Dinamique du C. N. R. S. Note Interne L. M. D. n 116., Juillet 1982.

140. Мицель A.A., Фирсов K.M. Быстрые методы расчета функций поглощения //Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1987. - Т.23, №11. -С. 1221-1227.

141. Мицель A.A. Руденко В.П., Фирсов K.M. Приближенные методы расчета функций поглощения перекрывающихся линий //Оптика атмосферы. -1988. T.I, No.2, С.45-50.

142. Фирсов K.M. Моделирование статистических характеристик молекулярного поглощения атмосферы //Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Томский госуниверситет, 1988 г. - 217 с.

143. Firsov K.M., Kataev M.Yu., Mitsei A.A., Ptashnik I.V.,Sakerin S.M. Determination of coûtent of CO2 from solar transmission measurements.//Proc. SPIE. -1997. No 3090. - pp.356-360.

144. Мицель A.A., Фирсов K.M. Развитие моделей молекулярного поглощения в задачах переноса излучения в атмосфере Земли //Оптика атмосферы и океана. 2000. - №2. - С. 179-197.

145. Firsov K.M. Transmission model of inhomogeneous atmosphere based on exponential series //Abstr. International Radiation Simposium. St.-Peterburg State University, Russia. S.Pb, 2000. - pp. 134-135.

146. Мицель A.A., Фирсов K.M. Параметризация функции пропускания в задачах переноса излучения в атмосфере Земли //Тез. докл. VII Международного симпозиума "Оптика атмосферы и океана". Томск, 2000ю - С.47.

147. Firsov K.M. ,Mitsei A.A. and Chesnokova T.Yu. The Effective Parametrization of Overlapping Water Vapor and Carbon Dioxide Absorption Bands. //Abst. XII Symposium-School. High Resolution Molecular Spectroscopy. Petergof, 1996. - p.113.

148. Фирсов K.M., Чеснокова Т.Ю. Малопараметрическая модель функции пропускания неоднородной атмосферы. //Докл. IV Симпозиум "Оптика атмосферы и океана". Томск, 1997.

149. Firsov K.M., Mitsel A.A., Ponomarev Yu.N., Ptashnik I.V. New Parametrisation in Calculation of Atmospheric Transmission. //Abstr. ASA Reims. 1996. F7, p.92.

150. Firsov K.M., Mitsel A.A. The effective parametrization of overlaping water vapor and carbon dioxide absorption bands.// Proc.SPIE. 1997. - No3090. -pp.361-366.

151. Фирсов K.M., Чеснокова Т.Ю. Новый метод учета перекрывания полос поглощения атмосферных газов при параметризации уравнения переноса //Оптика атмосферы и океана. 1998. - Т. 11, №4. - С.410-415.

152. Зуев В.Е. Распространение видимых и инфракрасных волн в атмосфере. -М.: Советское радио, 1970. 496 с.

153. The Infrared Handbook /Editor WolfW.L., Zissis G.J., Chapters., La Rocca A.J. Atmospheric Absorption. Washington, 1987. - P. 5-1 - 5-132.17Q. Гуди P. Атмосферная радиация. M.: Мир, 1966. -417 с.

154. Зуев В.Е., Творогов С.Д. Некоторые замечания о моделях спектров поглощения//Изв.ВУЗов. Сер. Физика. -1966, №4. С.25-30.

155. Godman A. Statistical band model parameters for long part atmospheric ozone in 9-10 цт region //Appl. Opt. 1970. - V. 9. № 11. - pp. 2600-2604.

156. Godman A., Kyle T.G., Bonomo F.S. Statistical band model parameters and integrated intensities for the 5.9, 7.5 and 11.3 jum bands of HN03 vapour //Appl. Opt. 1971. - V. 10. Nol. - pp. 65-73.

157. Тимофеев Ю.М., Хойнинген-Хюне, Штенкух Д. Методика учета поглощения водяного пара в спектральной области 0.7-1.1 мкм /Сб. Проблемы физики атмосферы. JL: Изд-во ЛГУ, 1982. - С. 69-73.

158. Осипов В.М. Быстрый метод расчета спектральных функций пропускания для неоднородных атмосферных трасс //Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1987. - Т. 23. № 2. - С. 140-147.

159. Блаховская Т.В., Мицель А.А., Фирсов К.М. Автоматизированная система для численного моделирования переноса излучения в атмосфере.Ч. 1. Методы расчета оптических характеристик атмосферы //Деп.в ВИНИТИ, Изв.Вузов, Физика. 1987. - No.7296-87, 35 с.

160. Блаховская Т.В., Мицель А.А., Фирсов К.М. Автоматизированная система для численного моделирования переноса излучения в атмосфере.4.2. Описание пакета программ//Деп.в ВИНИТИ, Изв.Вузов, Физика. 1987. -No.7297-87. - С. 57

161. Marshal В Т., Gordley L.L., and Chu D.A. BANDPAK: Algorithms for modeling broadband transmission and radiance//Journ. Quant. Spectr. And Radiat. Trasfer. 1994. -No5. - pp.581-599.

162. Elsasser W.M. Mean Absorption and Equivalent Absorption of a Band Spectrum //Phys. Rev. 1938. - V. 54. - P. 126.

163. Goody R.M. A statistical model for water-vapour absorption //Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. 1952. - V. 78. - pp. 165-169.

164. Plass G.N. Models for spectral band absorption //J. Opt. Soc. Am. 1958. -V. 48. pp. 690-703.

165. Malkmus W. Random Lorentz Band with Exponential Tailed S"1 Line -Intensity Distribution Function //J. Opt. Soc. Am. - 1967. -V. 57. No3. -pp. 323-329.

166. Robertson D.S., Bernstain L.S. Haimes R. et all. 5 cm-1 band model option to LOWTRANS// Appl.Opt. 1981. - V.20, No 18. - pp.3218-3226.

167. Киселева M.C., Непорент B.C., Федорова E.O. Поглощение инфракрасной радиации при неразрешенной структуре спектра для наклонных путей в атмосфере (действие (Н20 и С02) //Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1967. - Т. 3, № 5. - С. 640-649.

168. 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.

169. 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. Физика атмосферы и океана. 1978. - Т. 14. - С. 222-225.

170. Голубицкий В.М., Москаленко Н.И. Функции спектрального пропускания в полосах паров Н20 и С02 // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1968. -Т. 4. № 3. - С. 346-359.

171. Голубицкий В.М., Москаленко Н.И. Измерения спектрального поглощения С02 в условиях искусственной атмосферы // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1968. - Т. 4. № 1. - С. 85-89.

172. Филлипов B.JL, 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. Деп. в ВИНИТИ. -1984. -№ 2483-84. 52 с.

173. 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.

174. Kneizys F.X., Shettle E.P., Gallery W.O., Chetwynd J.H., Abreu L.W., SelbyJ.E.A., Fenn R.W., McClatchey R.A. Atmospheric Transmittance and

175. Radiance. Computer Code LOWTRAN 5 /AFGL-TR-80-0067. Hanscom. AFB. Mass, 1980.- 233 p.

176. Броунштейн A.M., Фролов А.Д. О методике расчета спектрального пропускания в ИК окнах прозрачности атмосферы для приземных горизонтальных трасс//Тр. ГГО. -1985. Вып. 496. - С. 70-79.

177. Burch D.E., Howard J.N., and Williams D. Infrared transmission in synthetic atmospheres: Absorptions laws for overlapping bands //J. Opt. Soc. Am. 1956. -No46. - pp. 452-455.

178. Hoover G.M., Hathaway C.E., and Williams D. Infrared Absorption of overlapping bands of atmospheric gases //Appl. Opt. 1967,- No6. - pp.481-487.

179. Tubbs L.D., Hathaway C.E., and Williams D. Futher studies of overlapping bands of atmospheric gases //Appl. Opt. 1967. - No6. - pp. 1422-1423.

180. Зуев B E., Творогов С.Д. О работе функций поглощения для неоднородных трасс //Изв. ВУЗов. Сер. Физика. 1965. - № 6. - С. 84-86.

181. Chou M.-D., Arking A. An efficient method for computing the absorption of solar radiation by Water Vapor //Journ. of the atmosph. scienc. 1981. - V.38, No 8 p.798-807.

182. Wang W.S., Shi G.Yu. Total band absorptance and K-distribution function for atmospheric gases //Journ.Quant.Spectrosc.and Radiat.Transfer. 1988. -V.39,No.5. - pp.387-397.

183. Chou M., Kouvaris L. Calculations of transmission functions in the Infrared C02and 03 bands. //Journ. Gephys.Res. 1991- V.96, No.D5. - pp.9003-9012.

184. Метод Монте Карло в атмосферной оптике. /Под ред. Е.И.Марчука. Новосибирск.: Наука, 1976. -285 с.

185. Соболь И.М. Численные методы Монте Карло. М.: Наука, 1973. - 311 с.

186. Fomin В.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 IAT 5525.1 M.: ИАЭ, 1992. 26 c.

187. 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, Физика атмосферы и океана. 1993. - Т.29, №1. - С.57-66.

188. 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.

189. 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, No. 14. - pp.2298-2309.

190. Chou M.-D., Arking A.Computation of Infrared Cooling Rates in the Water Vapor Bands //Journ. of the Atmosph. Scienc. 1980. - V.37, No4. - pp.855867.

191. Розанов E.B., Тимофеев Ю.М., Троценко A.H. Сравнение приближенного и эталонного методов расчета характеристик радиационного теплообмена в атмосфере //Изв.АН СССР, Физика атмосферы и океана. -1990. Т.26, №6. - С.602-606.

192. Arking A., Grossman К. The influense of line shape and band structure on temperatures in planetary atmospheres //Journ. Atmosph.Sci. 1972. - V.29. -pp.937-949

193. Творогов С.Д. Применение рядов Дирихле в атмосферной спектроскопии //Оптика атмосферы и океана. 1997. - Т. 10, №4-5. - С.403-412.

194. Domoto G.A. Frequency integration for radiative transfer problem involving homogeneous non-grey gases: the inverse transmission function //Journ. Quant. Spectrsc. and Radiat. Transf. 1974. - Vol. 14. - pp. 935-942.

195. Г.Корн, Т.Корн Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.:Наука, 1973. - 831 с.

196. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. М.: Наука, 1977. - 598 с.

197. Хемнинг Р.В. Численные методы для научных работников и инженеров. -М.: Наука, 1972, 400 с.

198. Творогов С.Д. Некоторые аспекты задачи о представлении функции пропускания в ряд экспонент //Оптика атмосферы и Океана. 1994. - Т.7, №3. -С.315-326.

199. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций комплексного переменного. М.ГИФМЛ, 1968. - 677 с.

200. Goody R., West R., Chen L., Crisp D. The correlated-k method for radiation calculations in nonhomogeneous atmospheres //Journ.Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 1989. -V.42, No.6. - pp.539-550.

201. Riviere Ph., Soufani A., Taine J. Correlated-k and fictious gas methods for H2Onear 2.7 pm //Journ.Quant.Spectrosc. and Radiat.Transfer. 1992. -V.48, No.2. -pp. 187-203.

202. Фейгелъсон Е.М. Лучистый теплообмен и облака. Гидрометеоиздат, 1970, С.

203. Смирнов А.Б., Фирсов К.М. Представление функций пропускания рядом экспонент //Оптика атмосферы и океана. 1995. - №8. - С. 1248-1252.

204. Творогов С.Д. Применение рядов экспонент для интегрирования уравнения переноса излучения по частоте //Оптика атмосферы и океана. 1999. -Т. 12, № 9. - С.763-766.

205. Tvorogov S.D., Nesmelova L.I., Rodimova О.В. k-distribution of transmission function and theory of Dirichlet series. //Journ. Quant. Spectr. and Radiat. Transfer. 2000. - V.66, pp. 243-262.

206. Краснокутская Л.Д., Сушкевич Т.А. Аналитическое представление интегральной функции пропускания облаков //Изв.АН СССР, Физика атмосферы и океана. 1977. Т. 13, № 5. - С.505-515.

207. Дмитриев А.А., Абакумова Г.М. Аппроксимация коэффициента пропускания комбинациями Dm(x,a1?.,am) показательных функцийeakx //Изв.АН СССР, Физика атмосферы и океана. 1970. - Т.4, № 1. -С. 102-103.

208. Дмитриев А.А. Ортогональные экспоненциальные функции в гидрометеорологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. - 120 с.

209. Березин И.С., Жидков Н.П. Методы вычислений. Т.1. М.: Наука, 1959. -421 с.

210. Wiscombe W.J., Evans J.W. Exponential sum fitting of radiative transmission function //Journ. Of computational Phys. 1977. - V.24. - pp.416-444.

211. Asaiu) S., Uchiyama A. Application of an extended ESFT method to calculation of solar heating rates by water vapor absorption //Journ. Quant. Spectr. and Radiat. Tranfer. 1987. - V.38. - pp. 147-158.

212. Armbruster W., Fisher J. Impruved method of exponential sum fitting of transmission to describe the absorption of atmospheric gases //Appl. Opt. -1996. V.35, No.12. - pp. 1931-1941.

213. Колмогоров A.H., Фомин С.В. Элементы теории функций и функционального анализа. М.: Наука, 1976. - 542 с.

214. Ахиезер Н.И. Лекции по теории аппроксимации. М.: Наука, 1965. -545 с.

215. Ахиезер Н.И., Глазман И.М. Теория линейных операторов в гильбертовом пространстве. Т.1. Харьков. Издательство при Харьковском государственном университете «Вища школа», 1977. - 315 с.

216. Леонтьев А.Ф. Ряды экспонент. М.: Наука, 1976. - 536 с.

217. Бабенко К.И. Основы численного анализа. М.: Наука, 1986. - 744 с.

218. Фирсов К.М., Смирнов А.Б. Представление функций пропускания неоднородной атмосферы рядами экспонент.//Тез. докл. II

219. Межреспубликанского симпозиума «Оптика атмосферы и океана» 4.1. -1995. С. 27-28.

220. Будыко М.И., Ронов А.Б., Яншин A.JI. История атмосферы. JL: Гидрометеоздат, 1985. - 207 с.

221. Lacis A., Hansen J., Lee P., Mitchell Т., Lebedeff S. Greenhouse effect of trace gases //Geoph. Research Latter. 1981. - V.8, No 10. - pp. 1035-1038.

222. Смоктий О.И. Моделирование полей излучения в задачах космической спектрофотометриии. Л.: "Наука", 1986. - 352 с.

223. Досов В.Н., Пахомов Л.А., Прохоров А.П. Определение общего содержания озона по уходящему тепловому излучению в полосе 9.6 мкм /Сб. Дистанционное зондирование атмосферы со спутника «Метеор». -Л.:Гидрометеоиздат, 1979. с. 113-119.

224. Форсайт Дж., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений. М.:Мир, 1980. - 280 с.

225. Eyre J.R., Woolf Н.М. Transmittance of atmospheric gases in the microvave region: a fast model //Appl/Opt. 1988. - V.27, Nol5. - pp.3244-3249.

226. Susskind J., Rosenfield J., Reuter D., and Chahine M. Т., "Remote Sensing of Weather and Climate Parameters from HIRS2/ MSU on TIROS-N //Journ.Geophys. Res. 1984. - V.89. -pp. 4677-4685.

227. Susskind J., Rosenfield J., and Reuter D.An Accurate Radiative Transfer Model for use in the Direct Physical Inversion of HIRS2 and MSU Temperature Sounding Data/Journ. Geophys. Res. 1983. - V.88. - pp.8550-8563.

228. McMillin L. M., Fleming H. E., Arking A., and Chesters D. Accuracies of Three Computationally Efficient Algorithms for Computing Atmospheric Transmittances /Appl. Opt. 1980. - No. 19. - pp.2267-2276.

229. Vazquez J., Van Tran A. NOAA/NASA AVHRR Oceanic Pathfinder /Sea Surfise Temperature data set. User's guide/ Version 1.3, August 29, 1996 (an internet site http//www2.nods.noaa.gov).

230. NOAA Technical Memorandum 107, NOAA-I/12 CALIBRATION INFO AS OF 13 Sept 1991, (an internet site http//www2.nods.noaa.gov).

231. NOAA Technical Memorandum 107, NOAA-J/14 CALIBRATION INFO AS OF 31 July 1995, (an internet site http//www2.nods.noaa.gov).

232. Крылов В.И., Бобков В.В., Монастырный П.И. Вычислительные методы. Т. 1. М.:Наука, 1976.- 303 с.

233. Кабанов М.В. Региональный мониторинг атмосферы Часть ¡.Научно-методические основы. Томск:Спектр, 1997. - 210 с.

234. Wu M.L.C., Chang L.A. Differences in Global Data Sets of Atmospheric and Sin Face Parameters and Their Impact on Outgoing Longwave Radiation and Surface Downward Flux Calculations /Journ. Geoph. Research. 1991. - V.96, No.D5. -pp.9227-9262.

235. R.A.Toth, v2 band of H2160: line strengths and transition frequencies //Journ. Opt. Sos. of Amer. B. 1991. - V.8, Nol 1. -pp.2236-2255.

236. L.H.Coudert Analisys of the line positions and line intensities in the v2 band of the water molecular//Journ. Mol. Spectr. 1997. - V.181. - pp.246-273.

237. R.A.Toth, vj v2, v3 - v2, vb and v3 bands of H2160: line positions and strengths //Journ. Opt. Sos. Of Amer. B. - 1993. - V. 10, Noll. - pp.2006 - 2029.

238. L.S.Rothman, R.B.Wattson, Determination of vibrational energy level and parallel band intensities of 12CI60.2 by direct numerical diagonalization //Journ. Mol. Spectr. 1986. - V.l 19, Nol, pp.83-100.

239. J.-M.FUiitd, C.Caniy-Peuret, C.P.Rinsland, M.A.H.Smith, and V.Malathy Devi, " Atlas of Ozone Spectral Parameters from Microwave to Medium Infrared", Academic Press, Orlando, Fl., 1990.

240. R.A.Toth, Line-frequency measurements and analysis of N20 between 900 and 4700 cm"1 //Appl.Opt. 1991. - V. 30. Pp.5289-5315.

241. Gamache R.R. and Davies R.W. Theoretical calculations of N2-broadened halfwidths of H20 using quantum Fourier transform theory //Appl.Opt. 1983. -V.22. pp.4013-4019.

242. Gamache R.R., Hartman J.-M., Rosenmann L. Collision broadened of water vapor lines. I. A survey of experimental results //Journ. Quant. Spectr. And Radiat. Transf. -1994. 52, No3.- pp.481-499

243. Newnham D.A., McPheat R.A., Ballard J. Laboratory studies of atmospheric gases and aerosols at the RAL molecular spectroscopy facility //Abstr. of International Radiation Symposium, S.Ptb. 2000. - pp. 138-139.

244. Афонин С.В, Мидель А.А., Фирсов К.М. Влияние искажающих факторов на интенсивность уходящего излучения в ИК-каналах HIRS/2.Оптика атмосферы и океана. 1998. - Т. 11, №10. - С. 1991-1998.

245. Фирсов K.M., Чеснокова Т.Ю. Влияние вариаций концентрации СН4 и N20 на потоки длинноволновой радиации в атмосфере Земли //Оптика атмосферы и океана. 1999. - Т. 12. N 9. - С.790-795.

246. Firsov К.М., Chesnokova T.Yu., Ponomarev Yu.N. Influence of CH4, N20, and freons on fluxes of longwave radiation in the earth atmosphere. //Abstr. International Radiation Simposium. St.-Peterburg State University, Russia. -2000. - p. 135.

247. Spaenkuch D. Spectroscopic investigation of water vapor, clouds, and aerosol by graund-based FTIR emission spectroscopy. Abstr. International Radiation Simposium. St.-Peterburg State University, Russia., 2000. - p. 185.

248. Fomin B.A., Gershanov Yu.V. Tables of the Benchmark Calculations of Atmospheric Fluxes for the ICRCCM Test Cases. Part 1: Long-Wave Clear-Sky Results. Moscow,Russia, 1996, Preprint IAE-5981/1. 41 p.

249. Brindley H E., Harries J.E. The impact of far I.R. absorption on clear sky greenhouse forsing: sensitivity studies at high spectral resolution //Journ. Quant. Spectr. Radiat. Transfer 1998. - V. 60, No.2. - pp. 151-180.

250. Антипов А.Б., Капитанов В.А., Пономарев Ю.Н. Оптико-акустический метод в молекулярной спектроскопиии молекулярных газов. Новосибирск.Наука, 1984-128 с.

251. Жаров В.П., Летохов B.C. Лазерная оптико-акустическая спектроскопия. -М:Наука, 1984 -320 с.

252. Christiansen J. //Thecnical review. Bruel & Kjaer. Denmark, 1980. - No 1. -pp.1-39.

253. Борисевич H.A., Верещагин В.Г., Валидов М.А. Инфракрасные фильтры. -Минск.:Наука и техника, 1971. 226 с.

254. Гурвич М.М. Фотометрия (теория, методы и приборы). Л.: Энергоатомиздат, 1981. - 272 с.

255. Каталог инфракрасных дисперсионных фильтров для области чпектра 4-30 мкм. Минск. - 1973.

256. Булгаков А.Б. Фильтрофотометрический газоанализатор с частотной модуляцией инфракрасного излучения //Диссертация на соискание ученойстепени кандидата технических наук. Томский политехнический институт, 1991 г.

257. Зуев В.Е., Землянов А.А., Копытин Ю.Д. Современные проблемы атмосферы. Т 6. Нелинейная оптика атмосферы. Д.: Гидрометеоиздат, 1989. - 256 с.

258. Справочник по лазерам. T.l./под ред. Прохорова A.M. М.:"Сов.радио", 1978.-504 с.

259. Басов Н.Г., Казакевич B.C., Ковш И.Б. Спектр излучения импульсного электроионизационного СО-лазера с селективным и неселективным резонатором//Квант.электр. 1982. -т.9, №4. - С.763-771.

260. Масычев B.C., 'Пдотвиченко В.Г., Сысоев В.К. Перестраиваемый лазер на окиси углерода //Квантовая электроника. 1981. - т.8, №7. - С. 1540-1550.

261. Химические лазеры./Под ред.Р.Гросса и Дж.Ботта. М.:Мир, 1980. - 832 с.

262. Андреев 10.М., Бовдей С.Н., Гейко П.П., Грибенюков А.И., Гурашвили В.А., Зуев В.В., Изюмов С.В. Многоволновой лазерный источникдиапазона 2.6-3.2 мкм //Оптика атмосферы. -1988. т. 1, № 4. -с. 124-127.

263. Крюков Ш '., Летохов B.C. //УФН, 1969, т.99,вып.2, с. 169-228.

264. Мицель А.А., Руденко В.П., Синица Л.Н., Солодов A.M. Прозрачность атмосферы в области излучения АИГ-лазера //Оптика атмосферы. 1988. -Т.1, №5, С.43-47.

265. Кистенев Ю.В. Оптические свойства нелинейных резонансных периодических структур //Известия Вузов. Физика, 1996, т. 39, №4, с. 117122.

266. Hatt D.L., Theriault J.-M., Laiochelle V.G., Mathieu P., Bonnier D. Estimating atmospheric extinction for eyesafe laser rangefinders //Optical Engeeneering. -1994. V.33, No. 11. - pp.3762-3773.

267. Быков А.Д., Воронин B.A., Науменко О.В., Синица Л.Н., Фирсов К.М., Чеснокова Т.Ю. Вклад слабых линий поглощения водяного пара в ослабление солнечного излучения//тез.докл. VI Медународного симпозиума Оптика атмосферы и океана.Томск, 1999. С. 34.

268. Neckel Н. Labs D. The solar radiation between 3300 and 23500 A. //Solar Physics. 1984. - V.26. - pp.205-258.

269. Liou K.N. Radiation and cloud processes in the atmosphere. Theory, Observation and modelling. New York. Oxford.: Oxford university press, 1992. -486 p.

270. Iacono M.J., Mlawer E.J., Ciough S.A., Morcrette J.J. Effects of validation longwave radiation model, RRTM, on GCM Simulations //Proc. of the Eighth Atmospheric Radiation Measurement (ARM) Science Team Meeting, Tuscon, Arisona, 1998. pp.343-347.275

271. Ballard J., Remendios J.J., Page M., Strong K., Bell W., Marston G. Recent result in laboratory Spectroscopy for atmospheric Application at RAL //Proc. Atmospheric Spectroscopy Application Workshop (ASA Workshop), Moscow, 1990. -pp.121-126.

272. Астафуров В.Г. Особенности обнаружения очагов лесных пожаров при разорванной облачности //Оптика атмосферы и океана. 1999. - Т. 12, №3. -с.262-267.