Наземные измерения теплового ИК излучения как источник информации о газовом составе атмосферы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 04.00.23, кандидат физико-математических наук Виролайнен, Яна Акселевна

• Виролайнен, Яна Акселевна
• кандидат физико-математических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Виролайнен, Яна Акселевна

Введение.

Глава 1. Физико-математическая постановка задачи.

1.1. Физическая постановка задачи.

1.1.1. Актуальность проблемы зондирования атмосферы.

1.1.2. Современные методы определения газового состава атмосферы

1.1.3. Интегральное уравнение переноса ИК излучения.

1.2. Математические аспекты решения обратных задач атмосферной оптики.

1.2.1. Математическая постановка задачи.

1.2.2. Методы решения обратных задач атмосферной оптики.

1.2.3. Статистический подход к решению обратных задач атмосферной оптики.

1.3. Методы расчета функции пропускания.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Наземные измерения теплового ИК излучения как источник информации о газовом составе атмосферы»

Изменения газового состава атмосферы Земли, обусловленные антропогенными факторами, приводят в настоящее время к различным экологическим последствиям. Рост содержания таких газов, как, например, хлор-фтор-углероды (ХФУ), различные окислы азота, вызывает уменьшение содержания стратосферного озона и, как следствие, увеличение ультрафиолетовой (УФ) освещенности поверхности Земли и модификацию тропосферной химии. Увеличение содержания других атмосферных составляющих, таких как метан, углекислый газ, тропосферный озон, закись азота, изменяет радиационные свойства атмосферы, что приводит к изменениям климата планеты. Актуальность проблемы влияния газового состава атмосферы на условия жизнедеятельности человечества (проблемы климата Земли, негативного влияния УФ радиации на биосферу и др.) стимулировала создание и использование различных (космических, наземных, самолетных и т.д.) систем дистанционного зондирования атмосферы. Наземные дистанционные методы играют существенную роль в мониторинге состояния атмосферы по следующим причинам:

• эти методы позволяют изучать вариации различных атмосферных параметров с высоким временным разрешением;

• наземные методы, в большинстве случаев, значительно информативнее по отношению к параметрам тропосферы по сравнению с космическими наблюдениями;

• разработка и реализация наземных методов играют важную роль в совершенствовании спутниковых методов зондирования атмосферы;

• наземные методы активно используются для валидации спутниковых измерений и определения реальной точности спутниковых методов.

Кроме того, в последнее время создаются комплексные наземно-космические системы зондирования, позволяющие измерять различные параметры атмосферы с высокой точностью в широком диапазоне высот.

Методы зондирования атмосферы, использующие измерения нисходящего теплового излучения, по сравнению с другими методами имеют целый ряд преимуществ. Хорошо разработанная теория переноса теплового, инфракрасного (ИК) и микроволнового (МКВ), излучения в атмосфере позволяет с высокой точностью моделировать излучение. Возможность проведения измерений независимо от времени суток позволяет ведение наблюдений за суточными вариациями атмосферных параметров. Кроме того рассматриваемый метод работает в области спектра, где сосредоточено большое количество полос поглощения многих малых газовых составляющих (МГС), и, следовательно, позволяет оценивать их содержание в атмосфере.

Так, широкое применение нашло МКВ наземное зондирование атмосферы при определении вертикальных профилей температуры, водяного пара, озона и ряда других МГС. До недавних пор использование РЖ спектрального диапазона ограничивало относительно невысокое спектральное разрешение ИК систем и, как следствие, низкая информативность этих измерений.

В последние годы находят широкое применение для наземного теплового зондирования в ИК диапазоне спектра (3-17 мкм) Фурье-интерферометры высокого спектрального разрешения 0,3-1,0 см"1 [49, 61, 81, 88, 121]. Эти приборы успешно используются для определения профилей температуры и влагосодержания, но до сих пор они не применялись для определения МГС атмосферы. При этом даже потенциальные возможности этих приборов в отношении измерения различных МТС еще недостаточно изучены и не ясна, например, целесообразность их использования на сети станций мониторинга газового состава атмосферы. В связи с вышеизложенным весьма актуальной задачей является исследование возможностей Фурье-интерферометров высокого спектрального разрешения для определения различных атмосферных газов.

Целью работы является информативности интерферометрических измерений нисходящего теплового ИК излучения в отношении содержания в атмосфере оптически активных в ИК области спектра МТС; исследование потенциальных погрешностей измерения МГС атмосферы; создание математического обеспечения для обработки и интерпретации измеряемых спектров нисходящего теплового ИК излучения с целью получения информации об общем содержании (ОС) и содержании в слоях таких МГС атмосферы, как Н20, 03, Н20, сн4, СРС-11 и СБС-12; апробация разработанной методики на примере интерпретации спектров нисходящего теплового ИК излучения.

Поставленная цель определяет необходимость решения следующих задач:

1. Создание радиационной модели переноса нисходящего теплового ИК излучения на основе современных данных об особенностях селективного и континуального поглощения атмосферных газов для случая безоблачной атмосферы.

2. Разработка методик, алгоритмов и программ расчета нисходящего теплового ИК излучения атмосферы и его вариационных производных по атмосферным параметрам для рассматриваемого типа спектральной аппаратуры.

3. Исследование спектрального и высотного поведения вариационных производных излучения, а также вариаций излучения в зависимости от вариаций атмосферных параметров в различных полосах поглощения атмосферных газов с целью определения наиболее информативных спектральных областей и каналов измерения.

4. Разработка и создание программ оценок точности определения МГС (Н20, 03, N20, сн4, CFC-11 и CFC-12) атмосферы на основе анализа матриц ошибок косвенных измерений, а также на основе замкнутой схемы численного моделирования наземных дистанционных измерений.

5. Расчеты потенциальной точности восстановления различных параметров атмосферы при различных условиях и схемах наземного эксперимента.

6. Исследование различных факторов, влияющих на точность восстановления параметров атмосферы, на основе использования численного моделирования наземных экспериментов.

7. Создание специализированного математического обеспечения для обработки данных измерений излучения Фурье-интерферометрами высокого спектрального разрешения как с учетом погрешностей измерительной аппаратуры (ошибки абсолютной калибровки), так и с учетом возможных погрешностей радиационной модели атмосферы.

8. Обработка и интерпретация имеющихся спектров нисходящего теплового ИК излучения Фурье-интерферометрами высокого спектрального разрешения на основе разработанной методики.

Научная новизна работы

1. Рассчитаны потенциальные погрешности определения ОС ряда МГС (N20, СН4, CFC-11, CFC-12 и СО) атмосферы из измерений нисходящего теплового ИК излучения Фурье-интерферометрами высокого спектрального разрешения; исследовано влияние различных факторов на величину этих погрешностей.

2. Рассчитана потенциальная точность восстановления МГС в различных атмосферных слоях, а именно: содержание Н20 в трех тропосферных слоях, содержание тропосферного и стратосферного 03, содержание Ы20 и СНЦ в приземном слое и в свободной атмосфере, из спектров нисходящего теплового ИК излучения.

3. Разработанная методика интерпретации спектров нисходящего теплового ИК излучения, измеренных Фурье-интерферометрами высокого спектрального разрешения, применена при обработке натурных данных; приведены примеры восстановления содержания Оз, ИгО, сн4, СРС-11 и СРС-12 в атмосфере (общего и в слоях).

Научная и практическая ценность

Проведенное исследование показало, что на основе интерпретации спектров нисходящего теплового ИК излучения в области 3-17 мкм, измеренных Фурье-интерферометрами высокого спектрального разрешения, можно получать данные по ОС Н20, 03, 1Ч20, сн4, СРС-11 и СРС-12 и по содержанию Н20, 03, ]М20 и СН4 в определенных слоях атмосферы с точностями 2-9%. Полученные в ходе работы алгоритм и программа прямого расчета излучения атмосферы и его вариационных производных, оптимизированные для указанного спектрального диапазона и геометрии измерений, могут быть использованы для моделирования переноса нисходящего теплового ИК излучения в атмосфере. Алгоритм и программа решения обратной задачи на основе метода статистической регуляризации с учетом возможных погрешностей калибровки Фурье-интерферометров может использоваться при проведении натурных наземных экспериментов, имеющих целью исследование газового состава атмосферы в режиме реального времени. Необходимо подчеркнуть, что в настоящее время существует определенный массив (за 6-12 лет) спектров нисходящего теплового ИК излучения, измеренных Фурье-интерферометрами рассматриваемого типа [49, 61, 81, 88, 121], интерпретация которых с помощью разработанных методик позволит получить большой объем информации об указанных МГС.

Достоверность результатов, полученных в работе, обеспечивается использованием современных данных о селективном и континуальном поглощении атмосферных газов, а также математически обоснованных методов решения некорректных обратных задач. Результаты подтверждены всесторонним тестированием программ, согласием как с результатами расчетов, полученными другими авторами, так и с результатами независимых натурных экспериментов.

Результаты работы докладывались на ряде международных конференций и семинаров (на 5-летнем Юбилейном научном коллоквиуме Международного центра по окружающей среде и дистанционному зондированию им. Нансена (Нансен-центра), на Международном симпозиуме по атмосферной радиации в Санкт-Петербурге, на семинарах НИИФ СПбГУ, Нансена-центра, ГГО им. А. И. Воейкова, Метеорологического института им. Макса Планка в Гамбурге) в 1996-2000 гг. Основные результаты опубликованы в реферируемых журналах [5-8]. В работах, написанных в соавторстве, личный вклад соискателя состоял в разработке физико-математических моделей, алгоритмов, программ, проведении численных расчетов, анализе и интерпретации полученных результатов. Основные положения, выносимые на защиту

1. Радиационная модель переноса нисходящего теплового ИК излучения в безоблачной атмосфере, основанная на современных данных об особенностях селективного и континуального поглощения б атмосферными газами и реализованная в алгоритмах и программах прямого расчета излучения.

2. Комплекс алгоритмов и программ прямого расчета нисходящего теплового ИК излучения и его вариационных производных по атмосферным параметрам, обеспечивающий оперативную обработку измеряемых спектров нисходящего теплового ИК излучения Фурье-интерферометрами высокого спектрального разрешения.

3. Комплекс алгоритмов и программ для определения погрешностей измерения МГС (Н20, 03, N20, сн4, CFC-11 и CFC-12) атмосферы Фурье-интерферометрами высокого спектрального разрешения, а также для численного моделирования наземных дистанционных измерений указанных МТС.

4. Результаты численного исследования погрешностей измерения МГС (Н20, 03, N20, сн4, CFC-11 и CFC-12) атмосферы рассматриваемым дистанционным методом.

5. Специализированное программное обеспечение для интерпретации измеренных Фурье-интерферометрами высокого спектрального разрешения спектров нисходящего теплового ИК излучения, учитывающее как ошибки абсолютной калибровки измерений, так и возможные погрешности радиационной модели атмосферы, и работающее в режиме реального времени.

6. Результаты апробации разработанной методики на примере полученных при интерпретации измеренных Фурье-интерферометром EIS AR [121] спектров нисходящего теплового ИК излучения данных по ОС ряда МГС (Н20, о3, N20, СН4, CFC-11, CFC-12) атмосферы.

Структура диссертационной работы

Первая глава диссертации посвящена физическим и математическим аспектам решения задачи дистанционного зондирования применительно к исследованию газового состава атмосферы в РЖ области спектра. Обсуждается современное состояние и актуальность проблемы, рассматриваются различные подходы к ее решению, дается краткая сравнительная характеристика различных методов исследования газового состава атмосферы. Формулируется математическая постановка задачи, рассматриваются различные методы решения обратной задачи, приводится используемый в работе итерационный алгоритм решения обратной задачи, дается обзор современных методов расчета функции пропускания (ФП) атмосферы.

Во второй главе исследуется радиационная модель переноса нисходящего теплового излучения в РЖ области спектра 3-17 мкм. Описывается оригинальный алгоритм и программа прямого расчета излучения и его вариационных производных [4], обладающая высокими вычислительной точностью (до 0,6% величины излучения или

2 1

0,01 мвт/(м стер см" )) и быстродействием. Анализируется высотное и спектральное поведение вариационных производных, а также вариаций нисходящего теплового РЖ излучения в зависимости от вариаций различных параметров атмосферы. Проводится сопоставление рассчитанных спектров нисходящего теплового ИК излучения с экспериментальными данными, полученными в Потсдаме Фурье-интерферометром ЕКАЯ [121].

В третьей главе диссертации подробно исследуется потенциальная точность наземного теплового РЖ зондирования атмосферы на основе анализа матриц ошибок косвенного метода измерения для различных атмосферных условий в разных спектральных областях. Анализируется влияние различных факторов на потенциальную точность решения задачи наземного комплексного определения содержания целого ряда МГС, таких как Н20, 03, сн4, М20, СО, СРС-11 и СРС-12.

В четвертой главе обосновывается необходимость проведения численных экспериментов, моделирующих весь цикл наземных измерений газового состава атмосферы и позволяющих наиболее объективно оценить точность дистанционных измерений, а также проверить эффективность итерационных методик решения нелинейных обратных задач; приводятся примеры численного моделирования различных наземных экспериментов. Описывается используемый итерационный алгоритм замкнутого численного эксперимента по определению параметров атмосферы из спектров нисходящего теплового ИК излучения. Исследуется чувствительность решения обратной задачи к изменению различных параметров, приводятся результаты численного моделирования дистанционных измерений газового состава (содержания Н20, Оэ, И20, сн4, СРС-11 и СРС-12) атмосферы, исследуется сходимость получаемого решения.

Пятая глава диссертации посвящена интерпретации экспериментальных данных измерения нисходящего теплового ИК излучения в условиях безоблачной атмосферы Фурье-интерферометром Е^АЫ, функционирующем в Метеорологической Обсерватории Потсдама (Германия) [121]. Приводятся примеры восстановления профиля озона, профилей температуры и влажности в нижней тропосфере, ОС водяного пара, озона, И20, сн4, СРС-11 и СРС-12, а также содержания тропосферного и стратосферного озона из измеренных в Потсдаме спектров нисходящего теплового ИК излучения. Полученные результаты сопоставляются с независимыми измерениями, а также со средними климатологическими данными. Эти сопоставления показывают высокое качество предлагаемой методики интерпретации измеряемых спектров нисходящего теплового ИК излучения. Делается вывод о том, что предлагаемая методика интерпретации спектров нисходящего теплового ИК излучения отличается высоким качеством и может быть использована при исследовании вариаций газового состава атмосферы.

В заключении формулируются основные выводы диссертационной работы.

Заключение диссертации по теме «Физика атмосферы и гидросферы», Виролайнен, Яна Акселевна

Основные результаты работы могут быть сформулированы следующим образом.

1. Разработанные в ходе работы над диссертацией оригинальные алгоритм и программа прямого расчета нисходящего излучения атмосферы и его вариационных производных в ИК области спектра (3-17 мкм), обладающая высокими вычислительной точностью и быстродействием, могут быть использованы как для моделирования переноса нисходящего теплового ИК излучения в атмосфере, так и в составе математического обеспечения при проведении наземных экспериментов с целью исследования газового состава атмосферы в режиме реального времени.

2. Создан пакет программ оценки потенциальной точности определения МТС (Н20, 03, И20, СО, СН4, С¥С-1\ и СРС-12) атмосферы из спектров нисходящего теплового ИК излучения как на основе анализа матриц ошибок, так и в замкнутой схеме численных экспериментов, использующей итерационный алгоритм, основанный на методе статистической регуляризации.

3. На основе анализа матриц ошибок получены следующие оценки погрешностей: для ОС перечисленных МТС - от 1-2% (для Н20) до 12% (для СО), для содержания тропосферного и стратосферного озона - 5-7% и 3-5%, соответственно, для содержание СН4 и И20 в пограничном слое (0-2 км) и свободной атмосфере (2-55 км) - 4-9%.

4. Исследовано влияние различных факторов на точность решения обратной задачи, продемонстрированы хорошая сходимость и работоспособность алгоритма, моделирующего наземные измерения Н20, 03, К20, СО, сн4, СРС-11 и СРС-12.

5. Создан оригинальный комплекс программ для обработки результатов наземных измерений теплового ИК излучения Фурье-интерферометрами высокого спектрального разрешения, учитывающий такие возможные погрешности, как ошибки калибровки, неопределенность задания континуума водяного пара, неучет аэрозольного ослабления и др.

6. На основе интерпретации измерений излучения прибором EI SAR (Потсдам, Германия) получены данные по температуре, влагосодержанию, содержанию 03, N20, сн4, CFC-11 и CFC-12 в атмосфере (общему и в слоях). При этом данные по ОС N20, CFC-11 и CFC-12 рассматриваемым дистанционным методом получены впервые. Сопоставление полученных данных с результатами независимых измерений показывает хорошее качество использованной методики.

В заключение автор пользуется возможностью выразить благодарность научному руководителю диссертационной работы профессору Тимофееву Юрию Михайловичу и Полякову Александру Викторовичу за плодотворные обсуждения и действенную помощь в работе, а также коллективу Нансен-центра, в особенности его директору Бобылеву Леониду Петровичу, за оказание различной технической помощи и содействие в оформлении диссертации и авторефератов.

Заключение

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Виролайнен, Яна Акселевна, 2000 год

1. Александров Э. Л., Седунов Ю. С. Человек и стратосферный озон. - Ленинград, Гидрометеоиздат, 1979, 103 с.

2. БирюлинаМ. С. Моделирование априорного ансамбля решений обратной задачи и устойчивость оптимальных планов озонного спутникового эксперимента. Метеорология и гидрология, 1981, (4), с.45-51.

3. БирюлинаМ. С. Разработка усовершенствованных спутниковых методов определения вертикального профиля и общего содержания атмосферного озона. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук, Ленинград, 1984, 195 с.

4. БирюлинаМ. С., Тимофеев Ю. М. О точности определения содержания озона на основе использования взаимоковариационных связей температура содержание озона. - Метеорология и гидрология, 1985, (11), с. 103 - 105.

5. Виролайнен Я. А., ПоляковА. В., Тимофеев Ю. М. Возможности определения вертикальной структуры содержания озона по наземным измерениям ПК излучения // Известия АН, Физика атмосферы и океана, 1997, том 33, №4, с. 464-467.

6. Виролайнен Я. А., ПоляковА. В., Тимофеев Ю. М. О зондировании атмосферы по данным измерений нисходящего теплового ИК-излучения. // Исследование Земли из космоса, №3, 1998, с. 31-37.

7. Виролайнен Я. А., Поляков А. В., Тимофеев Ю. М. Погрешности одновременного определения содержания ряда атмосферных газов по наземным измерениям теплового ИК-излучения. // Известия АН, Физика атмосферы и океана, 1999, том 35,2, с. 215-221.

8. ВиролайненЯ. А., Полякова. В. Алгоритм прямого расчета функций пропускания в задачах наземного дистанционного зондирования атмосферы. // Вестн. С.-Петербург, ун-та. Сер. 4. 1999. Вып. 1 (№4). С.29-35.

9. К а р о л ь И. Л., К и с е л е в А. А. Индекс влияния на озон озоноактивных газов в современной глобальной атмосфере. -Метеорология и гидрология, 1994, (6), с.48-53.

10. К и с е л е в В. Н., Кузнецов А. Д., Р о з а н о в В. В., Т и м о ф е е в Ю. М. Математическое обеспечение автоматизированной обработки данных аэрологических наблюдений, выполненных с помощью зарубежных измерительных систем. Л.: ЛГМИ, 1989, 106 с.

11. К о з л о в В. П. Математические вопросы обращения радиационных данных. В книге: Инверсия Абеля и ее обобщения. ИТПМ СО АН СССР. Новосибирск, 1978, с 68-95.

12. Кондратьев К .Я. Глобальная динамика озона. // Итоги науки и техники. Сер. Геомагнетизм и вертикальные слои атмосферы. М.: ВИНИТИ, 1989.Т. 19.212с.

13. К ондратьевК. Я. Глобальный климат. Л.: Наука, 1992. 359 с.

14. К ондратьевК. Я., Мелентьев В. В. Космическая дистанционная индикация облаков и влагосодержания атмосферы. // Л.: Гидрометеоиздат, 1987, 263 с.

15. К ондратьев К. Я., Тимофеев Ю. М. Метеорологическое зондирование атмосферы из космоса. JL: Гидрометеоиздат, 1978, 280 с.

16. К ондратьев К. Я., Тимофеев Ю. М. Термическое зондирование атмосферы со спутников. Л.: Гидрометеоиздат, 1970, 410 с.

17. К ондратьев К. Я., Тимофеев Ю. М. Прямые методы расчета функций пропускания атмосферных газов. Обзор. Известия АН СССР ФАО, 1967, Т III, № 2, С 198-206.

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

19. М алкевичМ. С. Оптические исследования атмосферы со спутников. -М.: Наука, 1973, 303 с.

20. М а т в е е в Л. Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. -Л.: Гидрометеоиздат, 1984, 751 с.

21. М ироненковА. В., ПоберовскийА. В., Тимофеев Ю. М. Методика интерпретации инфракрасных спектров прямой солнечной радиации для определения общего содержания атмосферных газов. Известия АН СССР: ФАО, 1996, т. 32 (2),с. 207-215.

22. М ироненковА. В., ПоберовскийА. В., Тимофеев Ю. М. Спектроскопические измерения общего содержания метана в атмосфере вблизи Санкт-Петербурга. Известия АН СССР: ФАО, 1996, т. 32(4), с. 471-478.

23. М и ц е л ь А. А. Современные компьютерные модели пропускания и радиации атмосферы в ИК диапазоне спектра. Оптика атмосферы и океана, т. 7, № 3, 1994.

24. П е р о в С. П., X р г и а н А. X. Современные проблемыатмосферного озона. Л., Гидрометеоиздат, 1980. 287 с.

25. П е р о в С. П., X р г и а н А. X. Современные проблемы атмосферного озона. //Л.: Гидрометеоиздат, 1983, 192с.

26. П окровскийО. М., Тимофеев Ю. М. Общий статистический подход к решению обратных задач атмосферной оптики. // Метеорология и гидрология. 1972, N 1, с. 52-59.

27. Поляков А. В., Тимофеев Ю. М. Эффективный алгоритм прямого расчета функций пропускания и примеры его использования. // В кн. Дистанционное зондирование атмосферы со спутника "Метеор". Л.: Гидрометеоиздат, 1979, с. 105 - 112.

28. П о л я к о в А. В. Численные исследования спутникового метода определения газового состава атмосферы по измерениям прозрачности на касательных трассах. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук, Санкт-Петербург, 1994, 222 с.

29. П о л я к о в А. В. К вопросу об использовании априорной статистической информации при решении нелинейных обратных задач атмосферной оптики. Исследование Земли из космоса, №3, 1996, с. 11-15.

30. Т имофеевЮ. М., Покровский О. М., Кузнецов А. Д. О возможностях уточнения характеристик влагосодержания с помощью решения задачи термического зондирования атмосферы.

31. Метеорология и гидрология, 1972, №3, с. 102-104

32. Т имофеевЮ. М., и др. Измерения и интерпретация нисходящего теплового излучения в области 7,5-12,5 мкм. Проблемы физики атмосферы, Лен. Ун-т, 1976, с. 3-14.

33. Т имофеевЮ. М., ТонковМ. В. О влиянии полосы индуцированного поглощения кислородом на трансформацию излучения в области 6 мкм в земной атмосфере. Известия АН СССР: ФАО, 1978, т. 14, (6), с. 614-617.

34. Т имофеевЮ. М., Т р о ц е н к о А. Н., Ф о м и н Б. А. Сравнение измеренных и рассчитанных функций пропускания полосы поглощения 03 при 9,6 мкм. Изв. АН СССР: ФАО, 1989, т. 25, (4), с. 374-379.

35. Т имофеевЮ. М. Спутниковые методы исследования газового состава атмосферы. Изв. АН СССР: ФАО, 1989, т. 25, (5), с. 451472.

36. Т и м о ф е е в Ю. М. Об обратных задачах атмосферной оптики. -Изв. АН СССР: ФАО, 1998, т. 34, (6), с. 793-798.

37. Т р о ц е н к о А. Н., Ф о м и н Б. А. Расчет характеристик переноса теплового излучения в атмосфере на основе метода прямого интегрирования. Изв. АН СССР, ФАО, Т.24, 1989, с. 106-109.

38. Т у р ч и н В. Ф., К о з л о в В. П., М а л к е в и ч М. С. Использование методов математической статистики для решения некорректных задач. У. Ф. Н., 1970, т. 102, вып. 3, с. 385-386.

39. Ш а л о м я н с к и й А. М. Озонометрическая сеть СНГ. // Метеорология и гидрология, 1993, No 9, стр. 101-104.

40. A b г е u L. W., К n е i z у s F. X., A n d e r s о n G. P., et al. // Proceedings of the 14th Annual Review conference on atmospheric transmission models. Hanscom, Mass. 1991. P.65-72.

41. A d r i a n G. P., et al. Column Amounts of trace gases derived from ground-based measurements with MIPAS during CHEOPS III. // Geophys. Res. Letters, Vol.18, No. 4, pp.783-786, 1991.

42. A ndersonG. P., KneizysF. X., ChetwyndL. W., et al. // Proceedings of the 14th Annual Review conference on atmospheric transmission models. Hanscom, Mass. 1991. P.73-85.

43. A n d e r s о n G. P., С 1 о u g h S. А., К n e i z у s F. X et al. AFGL atmospheric constituent profiles (0 120 km). AFGL-TR-86-0110, environmental research papers, № 954,1986, 43p.

44. Atmospheric ozone, 1985. Assessment of our understanding of the process controlling its present distribution and change/WMO. 1986. № 16. 817 p.

45. B a k a n S., et al. First Interferometer Application for Remote Sensing. // Proceedings of the Atmospheric Processes and Remote Sensing Working Group Meeting. Hamburg, Germany. 1996, pp.43-46.

46. В r a s s e u r G. P., et al. Past and future changes in global tropospheric ozone: Impact on radiative forcing. // Geophys. Res. Letters, Vol.25, No.20, pp.3807-3810, 1998.

47. C h e r u y F., et al. Contribution to the development of radiative transfer models for high spectral resolution observations in the infrared. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, Vol. 53, No. 6, pp. 597-611, 1995.

48. C 1 e r b a u x C., et al. Retrieval of CO Columns from IMG/ADEOS Spectra. // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol.37 No.3, 1999, pp. 1657-1661.

49. C 1 o u g h S. A., K n e i z y s F. X. and D a v i e s R. W. Line Shape and the Water Vapor Continuum. // Atmospheric Research, 23 (1989), 229241.

50. C o n r a t h B. J. Vertical Resolution of Temperature Profiles Obtained from Remote Radiation Measurements. // Journal of the Atmospheric Sciences, Vol.29, No. 7, 1972, pp. 1262-1271.

51. D r a y s o n S. R. Rapid computation of the Voigt profile. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, Vol. 16, pp. 611-614, 1976.

52. E dwardsD. P., HalvorsonC. M., G i 11 e J. C. Radiative transfer modeling for the EOS Terra satellite Measurement of Pollution in the Troposphere (MOPITT) instrument. // J. Geoph. Res., Vol.104, No.D14, 1999, pp. 16,755-16,775.

53. E ngel A., Schmidt U., McKennaD. Stratospheric trends of CFC-12 over the past two decades: Recent observational evidence of declining growth rates. // Geophys. Res. Letters, Vol.25, No. 17, pp.33193322, 1998.

54. E n k e W., VogelG., SpankuchD. Weather-Pattern Dependent Total Column Ozone Trends in Central Europe. // NATO ASI Series, Vol. I 53, pp. 59-72.61 .E v a n s W. E. J., P u c k r i n E. Remote sensing Measurements of

55. Tropospheric Ozone by Ground-Based Thermal Emission Spectroscopy.//

56. Journal of the Atmospheric Sciences, Vol.56, Jan. 1999, pp.311-318.

57. F e i g e 1 s o n E. M., F o m i n B. A., G o r c h a k o v a I. A., et al. Calculation of Longwave Radiation Fluxes in Atmosphere. // J. Geoph. Res., Vol.96, No.D5, 1991, pp. 8985-9002.

58. F i 1 i p p o v N. N., T o n k o v M. V. Line mixing in the infrared spectra of simple gases at moderate and high densities. // Spectrochimica Acta, Part A 52 (1996), pp.901-918.

59. F i 1 i p p o v N. N., T o n k o v M. V. Semiclassical analysis of line-mixing in the infrared bands of CO and C02. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, Vol. 50, No. 1, pp. 111-125, 1993.

60. F i r s o v K. M., et al. Fast Methods and Dialogue Computer System for Atmospheric Transmittance Calculation in Visible and IR. // Atm. Spectr. Appl. Workshop, 6-8 June 1990, Moscow, USSR: Proceedings, Ed. By Burbe A., et al, pp.204-209.

61. F i s c h e r H. Remote sensing of atmospheric trace constituents using MID-IR Fourier transform spectrometry. //NATO ASI Series, Vol. I 9, ed. by Chedin A., et al, 1993, pp.341-350.

62. F laud J.-M., et al. Improved spectroscopic line parameters for the ozone molecule. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, Vol. 48, No. 5/6,pp. 611-615, 1992.

63. F laud J.-M. Spectroscopic parameters of atmospheric gases. // Atm. Res., Amsterdam, Vol. 31 (1994), pp.299-313.

64. F o m i n B. A. Effective Interpolation Technique for Line-by-line Calculations of Radiation Absorption in Gases. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer Vol. 53, No. 6, pp. 663-669, 1995 .

65. F u n k e B., et al. C02 line mixing in MIPAS limb emission spectra and its influence on retrieval of atmospheric parameters. //. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, Vol. 59, No. 3-5, pp.215-230, 1998.

66. G o o d y, R.M. and Y.L. Yung. Atmospheric Radiation / /Oxford University Press, 1989.

67. G r i b a n o v K. G., Z a k h a r o v V. I., S p a e n k u c h D., et al. Retrieval of Atmospheric ch4 Profile Using EIS AR Data in Range 12501350 cm"1.//.

68. G ü 1 d n e r J., S p ä n k u c h D. Results of Year-Round Remotely Sensed Integrated Water Vapor by Ground-Based Microwave Radiometry. J. of Appl. Meteorology, Vol 38, 1999, pp.981-988.

69. H ansen J., Lacis A., Prather M. Greenhouse Effect of Clorofluorocarbons and Other Trace Gases. // J. of Geophys. Res., Vol.94, No. D13, pp. 16,417-16,421, 1989.

70. H o 11 weg H.-D., K o s t s o v V. S., S c h 1 ü s s e 1 G., et al. Interaction at mm and Optical Frequencies. // Final Report, ESA ESYEC, Contract No 10603/93/NL/NB, Hamburg, Germany, 1995.

71. H usson N., C h e d i n A., Bonnet B. Review of existing spectral line data Catalogs // NATO ASI Series, Vol. I 9, Ed.by A. Chedin, et al, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1993.

72. K a r o 11. L., et al. Greenhouse Warming and its Relation to Global Atmospheric Photochemistry. // In: The chemistry of the Atmosphere: Its Impact to the Global Change, ed. By Calvert J. G., BSP, 1994, pp. 195205.

73. K e y J., et al. Assessing the Completeness of the TIGR Data Base for Arctic Retrievals.

74. K h a 1 i 1 M. A. K., R a s m u s s e n R. A. The Global Source of Nitrous Oxide. // J. Geoph. Res., Vol.97, No.D13, 1992, pp. 14,651-14,660.

75. K o b a y a s h i H., et al. Satellite-Borne High-Resolution FTIR for Lower Atmosphere Sounding and Its Evaluation. // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol.37, No.3, 1999, pp. 1496-1507.

76. K u n d e V. G., M a g u i r e W. C. Direct Integration Transmittance Model. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, Vol. 14, pp. 803-816, 1974.

77. K u n t z M., et. al. Joint retrieval of atmospheric constituent profiles from ground-based millimeterwave measurements: CIO, HN03, N20, and 03. // J. of Geophys. Res., Vol.104, No. Dl 1, pp. 13,981-13,992, 1999.

78. L evyA., LacomeN., Chakerian Ch., Jr. Collisional Line Mixing. // In: The Spectroscopy of the Earth Atmosphere and Interstellar Medium, Ed. By Narahari K., et al, Academic press, New York, 1992, pp. 261-337.

79. L öffler-Mang M., Zimmermann H., Fiedler F. Analysis of ground based operational network data acquired during the September 1992 tract campaign. // Atmospheric Environmental, Vol. 32, No. 7, pp.1229-1240, 1998.

80. L u b i n D. Infrared Radiative Properties of the Maritime Antarctic Atmosphere. //J. of Climate, Vol.7, 1994, pp. 121-140.

81. M a r k s C. J., R o d g e r s C. D. A Retrieval Method for Atmospheric Composition From Limb Emission Measurements. // J. of Geophys. Res., Vol.98, No. D8, pp. 14,939-14,953, 1993.

82. M a t r i c a r d i M., Saunders R. Fast radiative transfer model for simulation of infrared atmospheric sounding interferometer radiances // Appl. Opt.,Vol.38, No. 27, 1999, pp. 5679-5691.

83. MatsuedaH., InoueH. Y. Aircraft measurements of trace gases between Japan and Singapore in October of 1993, 1996, and 1997. // Geophys. Res. Letters, Vol.26, No. 16, pp.2413-2416, 1999.

84. M cDaniel A.H., et al. The Temperature Dependent, Infrared Absorption Cross-Sections for the Chlorofluorocarbons: CFC-11, CFC-12, CFC-13, CFC-14, CFC-22, CFC-113, CFC-114, and CFC-115. // J. of Atm. Chemistry, Vol.12, 1991, pp.211-227.

85. M c M i 11 a n W.W., S t r o w L.L., Smith W.L., et al. Remote sensing of carbon monoxide over the continental United States on September 1213, 1993. // J. Of geophysical Research, Vol.102, No. D9, pp. 10,69510,709, May, 1997.

86. M c M i 11 i n L. M., G o 1 d b e r g M. D., D i n g H. et al. Forward calculation for interferometers: method and validation// Appl. Opt., Vol.37, No.14, 1998, pp.3059-3068.

87. M i t s e 1 A. A., et al. The computer codes LARA and AIRA forsimulating the atmospheric transmittance and Radiance: current status. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, Vol. 54, No. 3, pp.559-572, 1995.

88. M y h r e G., et al. New estimates of radiative forcing due to well mixed greenhouse gases. // Geophys. Res. Letters, Vol.25, No. 14, pp.2715-2718, 1998.

89. P a n L., E d w a r d s D. P., G i 11 e G. S., et al. Satellite remote sensing of tropospheric CO and CH4: forward model studies of the MOPITT instrument. // Appl. Opt.,Vol.34, No. 30, 1995, pp. 6976-6988.

90. P a r r i s h A., d e Z a f r a R. L., S o 1 o m o n P. M., B a r r e t J. W. A ground-based technique for millimeter wave spectroscopic observations of stratospheric trace constituents. // Radio Science, vol. 23, No. 1, 1988,pp. 106-118.

91. Remote Sensing for Environmental Sciences // Ed. by Erwin Schanda. Springer-Verlag.Berlin et. al/ 1976. 367 pp.

92. Radiative Forcing of Climate Change. The 1994 Report of the Scientific Assessment Working Group of IPCC: 1994//WMO/UNEP, Cambridge University Press, Cambridge, England.

93. The Report of The IGOS Ozone Project.

94. R e v e r c o m b H. E., et al. Comparison of FASCODE Spectra with HIS Observation. Report for Annual Review Conference on Atmospheric Transmission Models AFGL, 6-7 June 1989

95. R i n s 1 a n d C.P., Goldman A., Murcray F.J, et al. Infrared measurements of Atmospheric Gases Above Mauna Loa, Hawaii, in February 1987. // J. of Geophysical Research, Vol.93, No. D10, pp. 12,607-12,626, October, 1988.

96. R i n s 1 a n d C. P., et al. Stratospheric Infrared Continuum Absorption Observed by the ATMOS Instrument. // J. of Geophysical Research, Vol.94, No. D13, pp. 16,303-16,322, 1989.

97. R o b e r t s R. E., S e 1 b y J. E. A., B i b e r m a n L. M. Infrared Continuum Absorption by Atmospheric Water Vapour in the 8-12 |iim Window. Appl. Opt. Vol. 15, No. 9, pp. 2085-2090, September 1976 .

98. R o d g e r s C. D. Some theoretical aspects of remote sounding in the Earth's atmosphere. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, Vol.11, pp767-777, 1971.

99. RodgersC. D. Characterization and Error Analysis of Profiles Retrieved From Remote Sounding Measurements. // J. of Geophysical Research, Vol.95, No. D5, pp. 5587-5595, 1990.

100. R o d g e r s C. D. Information content and optimisation of high spectral resolution measurements. // SPIE, v.283. Opt. Spectr. Technics and Instrumentation for Atmospheric and Space Research II, ed. by Hays P.B. and Wang J, 1996, pp.135-147.

101. RodgersC. D. Inverse Methods for Atmospheric Sounding: Theory and Practise.: London, WSP Co, 2000, 200 p.

102. R o t h m a n L. S., G a m a c h e R. R., T i p p i n g R. H. et al. The HITRAN molecular data base: Editions 1991 and 1992. /J. Quant. Spectr. Rad. Transfer., 1992, Vol. 48, No 5/6, pp. 469-507

103. Scientific Assessment of Ozone Depletion: 1991//WMO/ Rep. N 25. 1992 350p.

104. Scientific Assessment of Ozone Depletion: 1994//WMO/GORMP -Rep. N37. Feb. 1995 1336 p.

105. Scientific Assessment of Ozone Depletion: 1998//WMO/GORMP -Rep.No.44, 1999 p.

106. S h o r t e r, J. H., M c M a n u s, J. B., K o 1 b, C. E., et al. Methane Emission Measurements in Urban Areas in Eastern Germany. // Journal of Atmospheric Chemistry 24: 1996, pp. 121-140.

107. S m i t h W. L., W o o 1 f M., Revercomb H.E. Linear simultaneous solution for temperature and absorbing constituent profiles from radiance spectra. Appl. Opt., Vol.30, No. 9, 1991, pp. 1117-1123.

108. S m i t h W. L., et al. 1993. Remote Sensing Cloud Properties from High Spectral Resolution Infrared Observations. J. Atm. Seien. V. 50, N 7, pp. 1708-1720.

109. SpänkuchD., DöhlerW. Statistische Charakteristik der Vertikalprofile von Temperature und Ozon und ihre Kreuzkorrelation über Berlin. Geod. Geophys. Veröff., 1975, R. II, H. 19, 132 S.

110. SpänkuchD. The potential of medium-resolution spectral infrared measurements for high cloud studies. // NATO ASI Series, Vol. I 9, Ed.by A. Chedin, et al, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1993, pp.229-241.

111. SpänkuchD., Döhler W., GüldnerJ., Keens A. Ground-based Passive Atmospheric Remote Sounding by FTIR Emission Spectroscopy First Results with EISAR. Beitr. Phys. Atmosph., February 1996, pp. 97-111 .

112. Spänkuch D., et al. Zum Stand der Absoluteichung und zur Ableitung des troposphärischen Ozongehalts aus EISAR-Messungen // Deutscher Wetterdienst Forschung und Entwicklung Arbeitsergebnisse, Nr. 41, Offenbach am Main, Januar 1997

113. SpänkuchD., Döhler W., GüldnerJ., Schulz E. Estimation of the Amount of Tropospheric Ozone in a Cloudy Sky by Ground-based Fourier-transform Infrared Emission Spectroscopy. Appl. Opt. Vol. 37, No. 15, May 1998, pp. 3133-3141.

114. S t a e h e 1 i n J., S c h m i d W. Trend analysis of tropospheric ozoneconcentrations utilizing the 20-year data set of ozone balloon soundings over Payerne (Switzerland). // Atmospheric Environmental, Vol.25A, No. 9, pp. 1739-1749, 1991.

115. Stratospheric Processes and their Role in Climate. Proceedings of the First SPARC General Assembly (Melbourne, Australia, 2-6 December 1996) WSRP-99//WMO/TD N 814. May 1997 672 p.

116. SteinhagenH., B a k a n S., B ô s e n b e r g J., et al. Field campaign LINEX 96/1 Possibilities of water vapor observation in the free atmosphere. Meteorol. Zeitschrift, N.F. 7, 1998, pp. 377-391

117. S u g a w a r a S., et al. Vertical profile of the carbon isotopic ratio of stratospheric methane over Japan. // Geophys. Res. Letters, Vol.24, No. 23, pp.2989-2992, 1997.

118. T h i b a u 11 F., et al. Infrared collision-induced absorption by 02 near 6.4 |nm for atmospheric applications: measurements and empirical modelling. Appl. Optics, Vol.36, No 3, 1997, pp. 563-567

119. Thomas M. E., Nordstrom R. J. Line shape model for describing infrared absorption by water vapor. // Appl. Opt., Vol.24, No.21, 1985, pp. 3526-3530.

120. T o b i n D. C., et al. Downwelling spectral radiance observations at the SHEBA ice station: Water vapor continuum measurements from 17 to 26pm. // J. Geoph. Res., Vol.104, No.D2, 1999, pp. 2081-2092.

121. V a n D e 1 s t P., L y n c h M. J., W h i t e B. A., et al. Ground-based Atmospheric Profiling of Ozone Using High Spectral Resolution Radiometric Data. II. ,pp.517-529.

122. Wang J., et al. Retrieval of Tropospheric Carbon Monoxide Profiles from High-Resolution Interferometer Observations: A New Digital Gas Correlation (DGC) Method and Applications. // Journal of the Atmospheric Sciences, Vol.56, Jan. 1999, pp.219-232.

123. W i g 1 e y T. M. L. The Kyoto Protocol: C02, ch4 and climate implications. // Geophys. Res. Letters, Vol.25, No. 13, pp.2285-2288, 1998.