Восстановление оптических и микрофизических характеристик аэрозоля в столбе атмосферы по данным наземных спектральных измерений прямой и рассеянной солнечной радиации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат физико-математических наук Бедарева, Татьяна Владимировна

• Бедарева, Татьяна Владимировна
• кандидат физико-математических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Бедарева, Татьяна Владимировна

Введение.

Список основных аббревиатур.

Список основных обозначений.

Глава 1. Статистическое моделирование распространения солнечной радиации в детерминированной атмосфере и стохастической облачности.

1.1. Уравнение переноса излучения: основные понятия, определения, обозначения

1.1.1. Интенсивность излучения.

1.1.2. Уравнение переноса излучения.

1.2. Уравнение переноса излучения в плоскопараллельной модели атмосферы Земли.

1.2.1. Горизонтально однородная и неоднородная атмосфера.

1.2.2. Оптические характеристики среды.

1.2.3. Модель отражения излучения от подстилающей поверхности.

1.3. Алгоритмы метода Монте-Карло для расчета радиационных характеристик в безоблачной атмосфере.

1.3.1. Плотность потока частиц и плотность столкновений.

1.3.2. Моделирование траекторий фотонов с использованием канонических процедур.

1.3.3. Метод сопряженных блужданий.

1.4. Алгоритмы метода Монте-Карло для расчета радиационных характеристик в облачной атмосфере.

1.4.1. Изолированное облако.

1.4.2. Поле однослойной разорванной облачности.

1.5. Оценка влияния вертикальной неоднородности атмосферы на яркость рассеянной радиации в альмукантарате Солнца.

1.6. Некоторые аспекты методов решения обратных задач аэрозольного светорассеяния.

1.6.1. Математический аппарат решения обратных задач.

1.6.2. О подходе к решению обратной задачи, основанном на логнормальной статистике погрешностей измерений и методе максимального правдоподобия.

1.6.3. Итерационная схема решения обратной задачи на основе формулы Шахина.

Основные результаты главы

Глава 2. Методы восстановления оптических и микрофизических характеристик аэрозоля в столбе атмосферы по данным наземных спектральных измерений прямой и рассеянной солнечной радиации.

2.1. Восстановление оптических характеристик аэрозоля (метод 1).

2.1.1. Метод восстановления индикатрисы и альбедо однократного рассеяния аэрозоля и его модификации А и В.

2.1.2. Исследование чувствительности метода без учета ошибок измерений

2.1.2.1. Входные параметры и тестовые модели аэрозоля.

2.1.2.2. Вклад однократного рассеяния.

2.1.2.3. Выбор начального приближения.

2.1.2.4. Сходимость итерационных схем.

2.1.2.5. Погрешности восстановления индикатрисы и альбедо однократного рассеяния аэрозоля.

2.1.3. Исследование чувствительности метода с учетом ошибок измерений

2.2. Восстановление микрофизических характеристик аэрозоля (метод 2).

2.2.1. Алгоритм решения обратной задачи по данным измерений спектральной прозрачности и яркости рассеянной радиации в альмукантарате Солнца.

2.2.2. Исследование чувствительности алгоритма без учета ошибок измерений.

2.2.2.1. Входные параметры и тестовые модели аэрозоля.

2.2.2.2. Однокомпонентный аэрозоль.

2.2.2.3. Многокомпонентный аэрозоль.

2.2.2.4. Влияние величины АОТ и углового диапазона КНС на точность решения обратной задачи.

2.2.2.5. Внутренняя и внешняя смеси аэрозольных частиц.

2.2.2.6. О чувствительности функционала невязки к комплексному показателю преломления.

2.2.3. Исследование чувствительности алгоритма с учетом ошибок измерений.

2.3. Программный комплекс для интерпретации данных измерений солнечных фотометров.

2.3.1. Описание программного комплекса.

2.3.2. Графический интерфейс.

Основные результаты главы 2.

Глава 3. Оптическая диагностика оптических и микрофизических характеристик аэрозоля в столбе атмосферы на примере экспериментальных данных Томской станции AERONET.

3.1. Характеристика экспериментальных данных и критерии их отбора.

3.1.1. Квазисимметрия углового распределения рассеянной радиации.

3.1.2. Соответствие 'Sun' и 'Sky' каналов солнечного фотометра СЕ 318.

3.2. Оптические и микрофизические характеристики аэрозоля: частные случаи.

3.2.1. Метод 1. Повышенное замутнение атмосферы (лесные пожары).

3.2.2. Метод 1. Фоновая атмосфера.

3.2.3. Метод 2.

3.3. Средние оптические и микрофизические характеристики аэрозоля.

3.3.1. Метод

3.3.2. Метод 2.

3.4. О некоторых связях микрофизических параметров аэрозоля с климатологическими и метеорологическими факторами.

Основные результаты главы

Глава 4. Исследование угловой структуры нисходящей рассеянной радиации в условиях облачности.

4.1. Особенности угловой структуры рассеянной радиации при наличии в атмосфере локального облака.

4.1.1. Спектрально-угловые характеристики рассеянной радиации.

4.1.2. Особенности формирования яркости в облаке и околооблачном пространстве.

4.1.3. Зависимость угловых характеристик рассеянной радиации от оптико-геометрических параметров облака и его положения в пространстве.

4.1.4. Влияние формы облака на угловую структуру нисходящей радиации

4.1.5. Сравнение результатов численного моделирования полей яркости с данными натурных измерений в облачной атмосфере.

4.2. Особенности угловой структуры рассеянной радиации в разорванной облачности.

4.3. О возможности восстановления аэрозольных характеристик в условиях разорванной облачности.

Основные результаты главы 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Восстановление оптических и микрофизических характеристик аэрозоля в столбе атмосферы по данным наземных спектральных измерений прямой и рассеянной солнечной радиации»

Аэрозольные частицы, рассеивающие и поглощающие солнечное и тепловое излучение в атмосфере, оказывают как прямое, так и косвенное воздействие на формирование радиационного баланса Земли [1-4]. Сильная пространственно-временная изменчивость, множество и разнообразие антропогенных и естественных источников образования, трансформации и стока делают аэрозоль одним из наиболее сложных объектов для исследования. С точки зрения глобального мониторинга атмосферного аэрозоля предпочтительны спутниковые методы, однако, на сегодняшний день они не обладают необходимой точностью, особенно над сушей [5-7]. Более детальную и надежную информацию о содержании и свойствах аэрозоля дают наземные методы активного (лидарный мониторинг) и пассивного (солнечно-небесная фотометрия) зондирования атмосферы.

В настоящее время наиболее обширной системой наземного мониторинга аэрозоля является сеть расположенных по всему миру автоматизированных солнечных фотометров AERONET (AErosol RObotic NETwork) [8]. Для восстановления микрофизических и радиационных параметров аэрозоля (индикатрисы и альбедо однократного рассеяния (АОР), микроструктуры аэрозоля, комплексного показателя преломления (КПП) аэрозольного вещества) по данным измерений спектральной прозрачности атмосферы и яркости дневного неба в сети AERONET используется автоматизированный алгоритм О. Дубовика и М. Кинга [9, 10]. За более чем десятилетний период оперативного использования в обработке объемных массивов данных натурных измерений алгоритм показал свою высокую эффективность, однако в условиях умеренной и высокой прозрачности атмосферы восстановленные значения таких важных характеристик как КПП и АОР могут быть нереалистичны. Поэтому на уровне достоверности Level 2.0 на сайте AERONET (http://aeronet.gsfc.nasa.gov) эти величины доступны только для ситуаций, когда аэрозольная оптическая толща (АОТ) на длине волны А=440 нм превышает 0.4.

Интеграция эффективных методов численного моделирования потоков солнечного излучения с климатологическими данными, полученными на основе фотометрических наблюдений глобальной аэрозольной сети AERONET, используется, например, для оценки прямого радиационного воздействия горящей биомассы (Южная Америка и Южная Африка), пылевого (Северная Африка и Аравийский полуостров) и индустриального аэрозолей (Северная Америка, Европа и Восточная Азия) [11]. В то же время высокая прозрачность атмосферы, характерная для обширной территории земного шара, является одной из причин недостаточной обеспеченности надежными данными об оптических и микрофизических характеристиках аэрозоля.

В силу некорректности обратной задачи светорассеяния все существующие методы ее решения нуждаются во взаимном сопоставлении. Важным в связи с этим является вопрос валидации и алгоритма [9], чему посвящены, например, работы [12, 13]. Более того, в фоновых условиях атмосферы, когда величина аэрозольной оптической толщи сопоставима с погрешностью ее измерения и ошибки восстановления в связи с этим наиболее высоки, информация об аэрозольных характеристиках тем надежней, чем больше реализовано независимых и идеологически разных подходов и методов восстановления.

Актуальным остается также вопрос, касающийся развития современных моделей оптических и микрофизических характеристик аэрозоля, которые бы учитывали сезонные особенности того или иного региона. Актуальность этого вопроса обусловлена тем, что в основе более общих моделей, таких как WCP (World Climate Program [14]), OP AC (Optical Properties of Aerosols and Clouds [15]), оптико-локационная (а также ее модификации -фоновая и среднециклическая) [16] и др., лежит информация, обобщающая сведения об аэрозольных характеристиках в большом пространственно-временном масштабе. Отметим, что для обширной, но мало изученной территории Западной Сибири единственной на сегодняшний день является модель вертикальных профилей оптических и микрофизических характеристик аэрозоля, разрабатываемая на основе данных самолетного зондирования [17].

В настоящее время данные натурных радиационных измерений в солнечном альмукантарате используются для решения обратной задачи аэрозольного светорассеяния только тогда, когда для определенной совокупности направлений визирования выполняется условие квазисимметрии яркости неба относительно плоскости главного солнечного вертикала [18, 19]. Это обстоятельство существенно ограничивает реализацию методов восстановления и требует применения процедур селекции экспериментальных данных - идентификации измерений, полученных в присутствии облаков [20]. К сожалению, используемые процедуры недостаточно эффективны, что, в конечном счете, сказывается на качестве восстанавливаемых характеристик аэрозоля и требует дальнейшего развития методов облачной фильтрации [21-23]. Следует учитывать, однако, что применение все более жестких критериев отбора измерений приведет одновременно к сокращению числа наблюдательных ситуаций, пригодных для восстановления аэрозольных характеристик, особенно в умеренных широтах, где количество безоблачных ситуаций и так невелико. В связи с этим более актуальной представляется задача расширения границ применимости существующих методов восстановления путем их распространения на малооблачные ситуации.

Таким образом, основная цель диссертационной работы состоит в развитии и апробации методов восстановления отнесенных ко всему столбу атмосферы оптических и микрофизических характеристик аэрозоля по данным измерений спектральной прозрачности и яркости рассеянной радиации в альмукантарате Солнца и их использовании для получения информации о радиационно-значимых аэрозольных параметрах в условиях Западной Сибири.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие основные задачи:

1. Разработка и адаптация к данным натурного эксперимента метода восстановления оптических характеристик аэрозоля непосредственно из данных радиационных измерений;

2. Реализация и адаптация к данным натурного эксперимента алгоритма решения обратной задачи светорассеяния по данным измерений спектральной прозрачности и яркости рассеянной радиации в солнечном альмукантарате, обеспечивающего восстановление распределения аэрозольных частиц по размерам и комплексного показателя преломления аэрозольного вещества; разработка вычислительной системы с дружественным интерфейсом пользователя, предназначенной для оперативного решения обратной задачи аэрозольного светорассеяния;

3. Исследование чувствительности методов восстановления к входным параметрам и погрешностям измерений, определение границ применимости методов, их апробация на данных натурных экспериментов;

4. Взаимное сопоставление оптических и микрофизических характеристик аэрозоля, (а) восстановленных на основе предложенных подходов, (б) восстановленных с использованием алгоритма О. Дубовика и М. Кинга, (с) представленных в общепринятых аэрозольных моделях;

5. Построение региональной модели оптических и микрофизических характеристик атмосферного аэрозоля на основе развитых методов и данных фотометрических измерений Томской станции АЕ11(ЖЕТ в 2004-2009 гг. в летних фоновых условиях;

6. Разработка алгоритмов статистического моделирования переноса радиации в облачной атмосфере; исследование особенностей трансформации угловой структуры яркости безоблачного неба при появлении локального облака или поля однослойной разорванной облачности.

Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что

1. Разработаны две модификации метода восстановления оптических характеристик аэрозоля в столбе атмосферы, основанного на идее выделения из измерений яркости сигнала однократного рассеяния; установлены границы их применимости, получены оценки погрешности восстанавливаемых параметров с учетом и без учета ошибок измерений;

2. На основе алгоритма решения обратной задачи аэрозольного светорассеяния по данным измерений спектральной прозрачности и яркости рассеянной радиации получены оценки погрешности восстановления оптических и микрофизических характеристик аэрозоля с учетом и без учета ошибок измерений, установлены границы применимости алгоритма;

3. Получена оценочная модель оптических (альбедо однократного рассеяния и фактор асимметрии) и микрофизических (микроструктура, комплексный показатель преломления) характеристик атмосферного аэрозоля для летних фоновых условий Западной Сибири;

4. Разработаны алгоритмы статистического моделирования переноса солнечной радиации в облачной атмосфере (изолированное облако, поле однослойной разорванной облачности); установлено, что влиянием ЗО-эффектов облаков на поле яркости можно пренебречь вне зоны их радиационного воздействия, что открывает возможности решения обратной задачи аэрозольного светорассеяния в малооблачных ситуациях.

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием сертифицированных приборов (фотометр СЕ 318), проходящих ежегодную калибровку в GSFC NASA (США). Радиационные расчеты выполнены на базе решения фундаментального уравнения переноса излучения в атмосфере Земли. Их надежность обеспечивается взаимным соответствием результатов вычислений, выполненных по различным алгоритмам метода Монте-Карло в пространственно однородной и неоднородной моделях атмосферы, а также результатами сравнения с эталонным расчетами и экспериментальными данными. Разработанные методы восстановления оптических и микрофизических характеристик аэрозоля протестированы с использованием разнообразных аэрозольных моделей в рамках замкнутых численных экспериментов. Достоверность результатов восстановления подтверждается их соответствием результатам других авторов.

Научная и практическая значимость полученных результатов

1. Ввиду отсутствия строгой привязки к конкретному типу фотометра предложенные методы могут быть использованы для восстановления осредненных по столбу атмосферы оптических и микрофизических характеристик аэрозоля в разных географических регионах земного шара. Полученные данные будут полезны при выявлении пространственных и временных особенностей свойств аэрозоля, определении его ключевых типов, связей с климатологическими и метеорологическими факторами;

2. Полученная оценочная модель радиационно-значимых характеристик атмосферного аэрозоля дополняет знания о его свойствах и может быть использована в различных радиационных расчетах, учитывающих климатологическую специфику ЗападноСибирского региона в летних фоновых условиях атмосферы. Учитывая высокую чувствительность радиационных характеристик к величине альбедо однократного рассеяния аэрозоля, возможность восстановления этого параметра в периоды проведения экспериментов способствует более точной интерпретации экспериментальных данных;

3. Разработанные алгоритмы статистического моделирования переноса солнечной радиации в разорванной облачности позволяют оценить радиационное воздействие облаков на формирование углового распределения нисходящей радиации и упростить интерпретацию реальных наблюдений с поверхности Земли в условиях облачности;

4. Вычислительная система «SSMART» (Sun-Sky Measurement for Aerosol ReTrieval), разработанная для восстановления оптических характеристик, микроструктуры аэрозоля и комплексного показателя преломления вещества аэрозоля, применяется при интерпретации данных регулярных фотометрических измерений сети AERONET; созданные специализированные приложения «SADPro» (SAtellite Data PROcessing) (статистическая обработка тематических продуктов MODIS с возможностью работы с локальными фрагментами территории) и «PWC» (Properties of Water Clouds) (расчет оптических свойств жидкокапельных облаков в широком спектральном диапазоне 0.2 - 1000.0 мкм на основе гамма-распределения частиц по размерам) используются в решении научных задач;

Результаты работы использованы при выполнении грантов Российского Фонда Фундаментальных Исследований № 09-05-00961 и 09-05-00963, государственных контрактов 02.740.11.0674 и 14.740.11.0204, программ ОНЗ РАН.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Разработанный метод восстановления индикатрисы и альбедо однократного рассеяния аэрозоля в столбе атмосферы посредством выделения сигнала однократного рассеяния из измерений яркости рассеянной радиации в альмукантарате Солнца позволяет определить эти характеристики в видимой области спектра и фоновых условиях атмосферы (АОТ(440 нм)=0.15) с погрешностью 15 и 10% соответственно, уменьшающейся с возрастанием аэрозольной оптической толщи.

2. Алгоритм решения обратной задачи по данным измерений спектральной прозрачности и яркости рассеянной радиации в солнечном альмукантарате обеспечивает восстановление оптических и микрофизических параметров аэрозоля в столбе атмосферы в видимом и ближнем ИК-диапазонах спектра с погрешностями, не превышающими в фоновых условиях 0.05 в оценке действительной части комплексного показателя преломления, 20% - микроструктуры в диапазоне радиусов частиц 0.1-7 мкм, 8 и 4% - альбедо однократного рассеяния и фактора асимметрии соответственно.

3. Предложена оценочная модель оптических и микрофизических характеристик аэрозоля для летних фоновых условий Западной Сибири, развитая на основе данных измерений спектральной прозрачности и яркости рассеянной радиации и результатов решения обратной задачи аэрозольного светорассеяния.

4. Присутствие облачности в солнечном альмукантарате вызывает изменение угловой структуры нисходящей рассеянной радиации, достигающее десятков процентов в околооблачной зоне, но не превышающее 1-2% вне зоны влияния ЗБ-эффектов облаков, что расширяет возможности применения методов решения обратной задачи аэрозольного светорассеяния в малооблачных ситуациях.

Апробация работы. Результаты, изложенные в диссертации, докладывались на 6-ом Международном симпозиуме «Контроль и реабилитация окружающей среды» (2008; г. Томск); VII Всероссийской научно-практической конференции «Молодежь и современные информационные технологии» (2009 г.; г. Томск); Международной школе «Winter College on Optics in Environmental Science» (2009; г. Триест, Италия); Международном симпозиуме стран СНГ «Атмосферная радиация» (2009 г.; г. Санкт-Петербург); Четвертой Всероссийской конференции молодых ученых «Материаловедение, технологии и экология в 3-м тысячелетии» (2009 г.; г. Томск); XVII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «ЛОМОНОСОВ» (2010 г.; г. Москва); VII Международной конференции студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» (2010 г.; г. Томск); NATO Advanced Study Institute «Special Detection Technique (Polarimetry) and Remote Sensing» (2010 г.; г. Киев, Украина); Международном симпозиуме «Атмосферная Радиация и Динамика» (2011 г.; г. Санкт-Петербург); XVII Международном симпозиуме «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы» (2011 г.; г. Томск); Workshop on «Aerosol Impact in the Environment: From Air Pollution to Climate Change» (2011 г.; г. Триест, Италия); XV-XVIII Совещаниях рабочей группы «Аэрозоли Сибири» (2008-2011 гг.; г. Томск).

По результатам исследований опубликовано 6 статей в рецензируемых отечественных журналах, рекомендованных ВАК, 9 работ в сборниках трудов и тезисов всероссийских и международных симпозиумов и конференций. Результаты диссертационной работы в полном объеме докладывались на семинарах ИОА СО РАН (г. Томск) и ИФА РАН (г. Москва).

Личный вклад автора. Основные научные результаты получены либо совместно с научным руководителем Т.Б. Журавлевой, либо самостоятельно. Модификации метода восстановления оптических характеристик по данным радиационных измерений предложены автором самостоятельно. Алгоритм решения обратной задачи аэрозольного светорассеяния разработан в ИФА им. A.M. Обухова РАН (М.А. Свириденков). Программная реализация, исследование чувствительности, тестирование и апробация методов восстановления выполнены автором самостоятельно. Анализ полученных результатов выполнен совместно с Т.Б. Журавлевой и М.А. Свириденковым. Автором самостоятельно реализованы и протестированы алгоритмы статистического моделирования переноса солнечной радиации в атмосфере с локальным облаком на основе аналогового способа моделирования траекторий фотонов; модификация алгоритма для расчета радиационных полей в разорванной облачности выполнена совместно с Т.Б. Журавлевой. Разработка вычислительного комплекса «SSMART», приложений «SADPro» и «PWC» выполнена непосредственно автором. В работе использованы данные Томской станции AERONET (М.В. Панченко, С.М. Сакерин).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, списка литературы, 3 приложений, списка основных аббревиатур и обозначений. Общий объем работы составляет 153 страницы текста (без приложений), включая 43 рисунка, 16 таблиц, 128 ссылок на литературные источники.

Заключение диссертации по теме «Оптика», Бедарева, Татьяна Владимировна

Основные результаты диссертационной работы состоят в следующем

1. Разработаны и адаптированы к данным натурного эксперимента две модификации итерационного метода восстановления оптических характеристик аэрозоля, основанного на идее выделения из измерений яркости рассеянной радиации сигнала однократного рассеяния излучения;

2. Реализован и адаптирован к данным натурных измерений алгоритм решения обратной задачи светорассеяния по данным измерений спектральной прозрачности и яркости рассеянной радиации в солнечном альмукантарате, обеспечивающий восстановление распределения аэрозольных частиц по размерам и комплексного показателя преломления аэрозольного вещества;

3. Исследована чувствительность методов восстановления к входным параметрам и погрешностям измерений, определены границы применимости методов, проведена апробация методов на данных натурных экспериментов;

4. Выполнено взаимное сопоставление оптических и микрофизических характеристик аэрозоля, (а) восстановленных на основе предложенных подходов, (б) восстановленных с использованием алгоритма О. Дубовика и М. Кинга, (с) представленных в общепринятых аэрозольных моделях;

5. Построена оценочная региональная модель оптических и микрофизических характеристик атмосферного аэрозоля фоновой атмосферы на основе развитых методов и данных фотометрических измерений Томской станции АЕЯОЫЕТ в 20042009 гг. в летний период;

6. Разработаны алгоритмы статистического моделирования переноса радиации в облачной атмосфере (изолированное облако, поле однослойной разорванной облачности); исследованы особенности формирования угловой структуры нисходящей радиации в облачной атмосфере;

5. Разработана вычислительная система «БЗМАЯТ» с дружественным интерфейсом пользователя, предназначенная для оперативного решения обратной задачи аэрозольного светорассеяния. Система применяется при интерпретации данных регулярных фотометрических измерений сети АЕЯОЫЕТ. Разработаны специализированные приложения: «8АОРго, упрощающее рутинную работу с большими объемами данных (спутниковые данные Е08/М0В18), и «Р\¥С», позволяющее вычислять оптические характеристики жидкокапельных облаков в широком диапазоне изменения микрофизических параметров.

Заключение

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Бедарева, Татьяна Владимировна, 2012 год

1. Кондратьев К.Я. Аэрозоль как климатообразующий компонент атмосферы. 2. Прямое и косвенное воздействие на климат // Оптика атмосф. и океана. 2002. Т. 15. №4. С. 301-320.

2. Кондратьев КЯ. Аэрозоль и климат: современное состояние и перспективы разработок. 3. Аэрозольное радиационное возмущающее воздействие // Оптика атмосф. и океана. 2006. Т. 19. № 7. С. 565-575.

3. Forster P., Ramaswamy V., Artaxo P., et al. Radiative forcing of climate change, in Climate change 2007: The physical science basis // Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2007. P. 129-234.

4. Deuze J.-L, Breon F.-M., Devaux C., Goloub P., Herman M., Lafrance В., Maignan P., Marchand A., Perry G., and Panre D. Remote Sensing of aerosols over land surfaces from POLDER/ADEOS-1 polarized measurements, J. Geophys. Res. 2001. V. 106. P. 49134926.

5. Dubovik O., King M. A flexible inversion algorithm for retrieval aerosol optical properties from Sun and sky radiance measurements // J. Gephys. Res. 2000. V. 105. D16. P. 2067320696.

6. Che H., Shi G. Uchiyama A., Yamazaki A., Chen H., Goloub P., and Zhang X. Intercomparison between aerosol optical properties by a PREDE skyradiometer and CIMEL sunphotometer over Beijing, China // Atmos. Chem. Phys. 2008. V. 8. P. 31993214.

7. Esíellés V., Campanelli M., Utrillas M.P., Expósito F., and Martínez-Lozano J.A. Comparison of AERONET and SKYRAD4.2 inversion products retrieved from a Cimel CE318 sunphotometer // Atmos. Meas. Tech. Discuss. 2011. V. 4. P. 6883-6913.

8. A preliminary cloudless standart atmosphere for radiation computation. World Climate Research Programme. WCP-112. WMO/TD N 24. 1986. 60 p.

9. Hess M., Koepke P., Schult I. Optical properties of aerosols and clouds: The software package OPAC // Bull. Amer. Meteorol. Soc. 1998. V. 79. N 5. P. 831-844.

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

11. Smirnov A., Holben B.N., Eck T.F., Dubovik O., and Slutsker I. Cloud-screening and quality control algorithms for the AERONET database // Rem. Sens. Env. 2000. V. 73. Issue 3. P. 337-349.

12. Holben B.N., Eck T.F., Slutsker I., Smirnov A., Sinyuk A., Schafer J., Giles D., Dubovik O. AERONET's Version 2.0 quality assurance criteria // Proc. Of SPIE. 2006. V. 6408. 64080Q.

13. Улюмджиева H.H., Чубарова H.E., Смирнов А. В. Характеристики аэрозоля в Москве по данным солнечного фотометра CIMEL // Метеорол. и гидрол. 2005. № 1. С. 48-57.

14. Матющенко Ю.Я., Ошлаков В.К, Павлов В.Е. О селекции данных AERONET. Часть 1: обоснования методик // Оптика атмосф. и океана. 2006. Т. 19. № 4. С. 271-277.

15. Павлов В.Е., Матющенко Ю.Я., Ошлаков В.К. О селекции данных AERONET. Часть 2: метод коррекции ореолов // Оптика атмосф. и океана. 2007. Т. 20. № 2. С. 188-194.

16. Зинченко Г.С., Матющенко Ю.Я., Павлов В.Е., Смирнов C.B. О селекции данных AERONET. Часть 3: облачность и эффективность функционирования солнечных фотометров в южных районах Сибири // Оптика атмосф. и океана. 2008. Т. 21. № 1. С. 19-22.

17. Дэвисон Б. Теория переноса нейтронов. М.: Атомиздат, 1960. 520 с.

18. Кейз К, Цвайфель П. Линейная теория переноса. М.: Мир, 1972. 384 с.

19. Смелое В. В. Лекции по теории переноса нейтронов. М.: Атомиздат, 1978. 216 с.

20. Нагирнер Д.И. Лекции по теории переноса излучения. С.-Петербург: Изд-во СПбГУ, 2001. 283 с.

21. Чандрасекар С. Перенос лучистой энергии. М.: Изд-во иностр. лит., 1953. 368 с.

22. Соболев В.В. Рассеяние света в атмосферах планет. М.: Наука, 1972. 335 с.

23. Минин КН. Теория переноса излучения в атмосферах планет. М.: Наука, 1988. 264 с.

24. Карюкин В. В. Теоретические основы статистического моделирования переноса фотонов в задачах дистанционного мониторинга и лазерной разведки атмосферы. Часть 1. С.-Петербург: Изд-во BMA им. Н.Г. Кузнецова, 2000. 262 с.

25. Марчук Г.И., Михайлов Г.А., Назаралиев М.А., Дарбинян P.A., Каргин Б.А., Елепов Б.С. Метод Монте-Карло в атмосферной оптике. Новосибирск: Наука, 1976. 280 с.

26. Волковицкий O.A., Павлова Л.Н., Петрушин А.Г. Оптические свойства кристаллических облаков. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 198 с.

27. Зуев В.Е., Кабанов М.В. Оптика атмосферного аэрозоля. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 254 с.

28. Назаралиев М.А. Статистическое моделирование радиационных процессов в атмосфере. Н.: Наука, 1990. 227 с.

29. Гуди P.M. Атмосферная радиация. Основы теории / Пер. с англ. М.: Мир, 1966. 522 с.

30. Каргин Б.А. Статистическое моделирование поля солнечной радиации в атмосфере. Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1984. 206 с.

31. Пригарин С.М. Основы статистического моделирования переноса оптического излучения / Учеб. пособие. Новосибирск: Изд-во Новосибирский университет, 2001. 82 с.

32. Альбедо и угловые характеристики отражения подстилающей поверхности и облаков / Под. ред. Кондратьева К.Я. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 232 с.

33. Hook S.J. ASTER Spectral Library: Johns Hopkins University (JHU) spectral library; Jet Propulsion Laboratory (JPL) spectral library; The United States Geological Survey

34. USGS-Reston) spectral library // 1998. Dedicated CD-ROM. Versionl.2. (см. также http://speclib.jpl.nasa.gov)

35. Перенос радиации в рассеивающих и поглощающих атмосферах. Стандартные методы счета / Ред. Ж. Ленобль, пер. Ж.К. Золотовой. JL: Гидрометеоиздат, 1990. 263 с.

36. Evans K.F. The spherical harmonic discrete ordinate method for three-dimensional atmospheric radiative transfer// J. Atmos. Sci. 1998. V. 55. P. 429-446.

37. Ермаков C.M., Михайлов Г.А. Статистическое моделирование. М.: Наука, 1982. 296 с.

38. Бусыгин В.П., Евстратов Н.А., Фейгельсон Е.М. Оптические свойства кучевых облаков и лучистые потоки при кучевой облачност // Изв. АН СССР. Сер. ФАО. 1973. Т. 9. № 11. С. 1142-1151.

39. Бусыгин В.П., Евстратов Н.А., Фейгельсон Е.М. Расчет величин и распределений прямого, рассеянного и суммарного излучения Солнца при кучевой облачности // Изв. АН СССР. ФАО. 1977. Т. 13. N 3. С. 264-273.

40. Aidci М. Scattering of solar radiation as a function of cloud dimensions and orientation // J. Quant. Spectros. Rad. Transfer. 1977. V. 17. N 3. P. 303-310.

41. Cube M., Schmetz J., Raschke E. Solar radiative transfer in cloud field // Contrib. Atmos. Phys. 1980. V.53.N l.P. 24-34.

42. Weinman ,/., Harshvardhan S. Solar reflection from regular array of horizontally finite clouds //Appl. Opt. 1982. V. 21. N 16. P. 2940-2944.

43. Welch R. and Zdunkowski W. Radiative characteristics of noninteracting cumulus cloud fields. Part II: Calculation for cloud fields // Contrib. Atmos. Phys. 1981. V. 54. N 2. P. 273-285.

44. Зуев В.E., Титов Г.А. Оптика атмосферы и климат. Томск.: Изд-во «Спектр» ИОА СО РАН, 1996. 271 с.

45. Han-Ru Cho. Some statistical properties of a homogeneous and stationary shallow cumulus cloud field//J. Atmos. Sci. 1978. V. 35. N l.P. 125-138.

46. Свириденков М.А. Оптическая диагностика свойств аэрозоля в локальных рассеивающих объемах и в столбе атмосферы: Дис. . докт. физ.-мат. наук. Москва. 2008.210 с.

47. Зуев В.Е., Наац И.Э. Обратные задачи лазерного зондирования атмосферы. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1982. 242 с.

48. Tikhonov A.N. and Arsenin V.Y. Solutions of ill-posed problems // Willey. New-York. 1977.

49. Press W.H., Teukolsky S.A., Vetterling W.T., and Flannery B.P. Numerical Recipes in FORTRAN, The Art of Scientific Computing. Cambridge Univ. Press. New York. 1992. 965 pp.

50. Phillips B.L. A technique for numerical solution of certain integral equation of first kind // J. Assoc. Сотр. Mach. 1962. V. 9. P. 84-97.

51. Twomey S. On the numerical solution of Fredholm integral equations of the first kind by inversion of the linear system produced by quadrature // J. Assoc. Mach. 1963. V. 10. P. 97-101.

52. Twomey S. Comparison of constrained linear inverse and an iterative nonlinear algorithm applied to the indirect estimation of particle size distribution // J. Сотр. Phys. 1975. V. 18. P. 188-200.

53. Турчин В.Ф., Козлов В.П., Малкевич М.С. Использование методов математической статистики для решения некорректных задач // Усп. Физ. Наук. 1970. Т. 102. Вып. 3. С. 345-386.

54. Rodgers C.D. Retrieval of atmospheric temperature and composition from remote measurements of thermal radiation // Rev. Geophys. Space. Phys. 1976. V. 14. P. 609-624.

55. Chahine M.T. Determination of temperature profile in an atmosphere from its outgoing radiance // J. Opt. Soc. Am. 1968. V. 12. P. 1634-1637.

56. Dubovik O.V., Lapyonok T.V., and Oshepkov S.L. Improved technique for data inversion: optical sizing of multicomponent aerosols // App. Opt. 1995. V. 34. N 36. P. 8422-8436.

57. Dubovik O., Yokota T. and Sasano Y. Improved technique for data inversion arid its application to the retrieval algorithm for ADEOS/ILAS // Adv. Space. Res. 1998b. V. 21. N 3. P. 397-403.

58. Twitty J.T. The inversion of aureole measurements to derive aerosol size distributions // J. Atm. Sci. 1975. V. 32. P. 584-591.

59. Wendish M., von Hoyningen-Huene W. Possibility of refractive index determination of atmospheric aerosol particles by ground-based solar extinction and scattering measurements // Atmos. Environ. 1994. V. 28. N 5. P. 785-792.

60. Yamasoe M., Kaufman Y.J., Dubovic O., Remer L., Holben В., Artaxo P. Retrieval of the real part of refractive index of smoke particles from Sun/sky measurements during SCAR-B//J. Geophys. Res. 1998. V. 103. D8. P. 31893-31902.

61. Веретенников В. В. Совместное определение микроструктуры и показателя преломления аэрозоля по данным солнечной фотометрии // Оптика атмосф. и океана. 2007. Т. 20. № 3. С.214-221.

62. Антюфеев B.C., Иванов A.M., Лившиц Г.Ш., Михайлов Г.А. Определение аэрозольных индикатрис рассеяния безоблачной атмосферы в спектральной области 0,55 + 2,4 мкм. // Изв. АН СССР. ФАО. 1980. Т. 16. № 2. С. 146-155.

63. Антюфеев B.C., Назаралиев М.А. Обратные задачи атмосферной оптики. Новосибирск: ВЦ АН СССР, 1988. 156 с.

64. Wang М. and Н. Gordon. Retrieval of the columnar aerosol phase function and single-scattering albedo from sky radiance over the ocean: simulation // Applied Optics. 1993. V. 32. N 24. P. 4598-4609.

65. Yang H., Gordon H.R. Retrieval of the columnar aerosol phase function and single-scattering albedo from sky radiance over land: simulations // Applied Optics. 1998. V. 37. N 6. P. 978-997.

66. Devaux C, Vermeulen A., Deuze J.L., Dubuisson P., Herman M., and Senter R. Retrieval of aerosol single-scattering albedo from ground-based measurements: Application to observational data. // J. Gephys. Res. 1998. V. 103. D8. P. 8753-8761.

67. Gordon H.R., Zhang T. Columnar aerosol properties over oceans by combining surface and aircraft measurements: simulations // Applied Optics. 1995. V. 34. N 24. P. 5552-5555.

68. Zhang Т., Gordon H.R. Columnar aerosol properties over oceans by combining surface and aircraft measurements: sensitivity analysis // Applied Optics. 1997. V. 36. N 12. P. 26502662.

69. Михайлов Г.А., Ухинов С.А., Чимаева А.С. Алгоритмы метода Монте-Карло для восстановления индикатрисы рассеяния с учетом поляризации // Доклады Академии Наук. 2008. Т. 423. № 2. С. 161-164.

70. Бедарева Т.В., Журавлева Т.Б. Восстановление индикатрисы и альбедо однократного рассеяния аэрозоля по данным радиационных измерений в альмукантарате Солнца: численное моделирование // Оптика атмосф. и океана. 2011. Т.24. № 2. С. 128-138.

71. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. М.: Наука, 1989. 608 с.

72. Смеркалов В.А. Средневзвешенная индикатриса аэрозольного светорассеяния // Оптика атмосф. и океана. 2000. Т. 13. № 4. С. 323-328.

73. Dubovik О., Holben B.N., Kaufman Y.J., Yamasoe М., Smirnov A., Tanre D. and Slutsker I. Single-scattering albedo of smoke retrieved from the sky radiance and solar transmittance measured from ground//J. Gephys. Res. 1998. V. 103. D24. P. 31903-31923.

74. Лившиц Г.Ш. Рассеяние света в атмосфере. Алма-Ата: Наука, 1965. 177 с.

75. Бедарева Т.В., Журавлева Т.Б. Оценка аэрозольного поглощения в летних условиях Западной Сибири по данным солнечной фотометрии // Оптика атмосф. и океана. 2011. Т. 24. № 12. С. 1023-1030.

76. Сакерин С.М., Кабанов Д.М. Спектральная зависимость аэрозольной оптической толщи атмосферы в области спектра 0.37-4 мкм // Оптика атмосф. и океана. 2007. Т. 20. №2. С. 156-164.

77. Sviridenkov М. Simplified techniques for retrieving aerosol characteristics from extinction and sky radiance measurements // Conference on Visibility, Aerosols, and Atmospheric Optics. Vienna, September, 2006. P. 85-86.

78. Смеркалов В.А. Прикладная оптика атмосферы. С.-Пб.: Гидрометеоиздат, 1997. 334 с.

79. Дейерменджан Д. Рассеяние электромагнитного излучения сферическими полидисперсными частицами. Москва: Изд. Мир, 1971. 303 с.

80. Ukhinov S. A. and Chimaeva A. S. Convergence of Monte Carlo Algorithms for Reconstructing the Scattering Phase Function with Polarization // Numerical Analysis and Applications. 2011. V. 4. N 1. P.81-92.

81. Павлов В.Е., Свириденков М.А., Журавлева Т.Е., Ошлаков В.К., Суковатое К.Ю. Аэрозольная индикатриса рассеяния для аридной территории юго-востока Казахстана // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23. № 12. С. 1062-1066.

82. Свириденков М.А. Определение характеристик атмосферного аэрозоля по спектральным измерениям прозрачности и малоуглового рассеяния // Оптика атмосф. и океана. 2001. Т. 14. № 12. С. 1115-1118.

83. Иванов А.И., Лившиц Г.Ш., Павлов В.Е., Ташенов Б. Т. Тейфель Я.А. Рассеяние света в атмосфере. Алма-Ата: Наука Каз. ССР, 1968. 116 с.

84. Nakajima Т., Топпа G., Rao R., Boi P., Kaufman Y. Holben B. Use of sky brightness measurements from ground for remote sensing of particulate polydispersions // Applied Optics. 1996. V. 35. N 15. P. 2672-2686.

85. Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние малыми частицами. М.: Мир, 1986. 664 с.

86. Schuster G.L., Dubovik О., Holben B.N., Clothiaux Е.Е. Inferring black carbon content and specific absorption from Aerosol Robotic Network (AERONET) aerosol retrievals // J. Geophys. Res. 1997. V. 110. D1 OS 17.

87. Журавлева Т.Б., Бедарева Т.В., Насртдинов ИМ., Сакерин С.М. Особенности угловых характеристик диффузной солнечной радиации в малооблачной атмосфере // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22. № 8. С. 777-786.

88. Сакерин С.М., Веретенников В.В., Журавлева Т.Е., Кабанов Д.М., Насртдинов КМ. Сравнительный анализ радиационных характеристик аэрозоля в ситуациях дымов пожаров и обычных условиях // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23. № 6. С. 451461.

89. 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. 1986. N 954. 25 p.

90. Bergstrom R.W., Pilewskie P., Russell P.В., Redemann J., Bond T.C., Quinn P.K., and Sierau B. Spectral absorption properties of atmospheric aerosols // Atmos. Chem. Phys. 2007. V. 7. N23. P. 5937-5943.

91. Dubovik O., Holben В., Eck T.F., Smirnov A., Kaufman Y.J., King M.D., Tanre D., and Slutsker I. Variability of Absorption and Optical Properties of Key Aerosol Types Observed in Worldwide Locations // J. Atmos. Sciences. 2002. V. 59. P. 590-608.

92. Bergstrom, R.W., P. Pilewskie, J. Pommier, M. Rabbette, P. B. Russell, B. Schmid, J. Redemann, A. Higurashi, T. Nakajima, and P. K. Quinn. Spectral absorption of solar radiation by aerosols during ACE-Asia // J. Geophys. Res. 2003. V. 109. D19S15.

93. Панченко M.B., Полькин В.В. Представление о микроструктуре тропосферного аэрозоля Сибири на основе измерений фотоэлектрическим счетчиком // Оптика атмосф. и океана. 2001. Т. 14. № 6-7. С. 526-537.

94. Кабанов М.В. Панченко М.В., Пхалагов Ю.А., Веретенников В.В., Ужегов В.Н., Фадеев В.Я. Оптические свойства прибрежных атмосферных дымок // Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1988. 201 с.

95. Box M., Sendra С. Retrieval of the albedo and phase function from exiting radiances with radiative perturbation theory // Appl. Opt. 1999. V. 38. N 9. P. 1636-1643.

96. Сакерин C.M., Кабанов Д.M., Панченко M.B., Полькин В.В., Холбен Б.Н., Смирнов

97. Журавлева Т.Е., Кабанов Д.М., Сакерин С.М., Фирсов КМ. Моделирование прямого радиационного форсинга аэрозоля для типичных летних условий Сибири. Часть 1: Метод расчета и выбор входных параметров // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22. №2. С.163-172.

98. Облака и облачная атмосфера. Справочник. Под ред. И.П. Мазина и А.Х. Хргиана. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 647 с.

99. Nikolaeva O.V., Bass L.P., Germogenova Т.A., Kokhanovisky А.А., Kuznetsov V.S., Mayer

100. B. The influence of neighboring clouds on the clear sky reflectance with the 3-D transport code RADUGA // J. Quant. Spectrsc. Radiat. Transfer. 2005. V. 94. P. 405-424.

101. Журавлева Т.Е., Титов Г.А. Угловые распределения солнечного излучения в разорванной облачности // Изв. АН СССР. Сер. ФАО. 1987. Т. 23. № 7. С. 733-741.

102. Журавлева Т.Е. Моделирование переноса солнечного излучения в различных атмосферных условиях. Часть I: Детерминированная атмосфера // Оптика атмосф. и океана. 2008. Т.21. № 2. С. 99-114.

103. Радиационные свойства перистых облаков // Под. ред. Е.М. Фейгельсон. М.: Наука, 1989. 224 с.

104. Hale G.M., M.R. Querry. Optical constants of water in the 200-nm to 200-um wavelength region//Applied optics. 1973. V. 12. N3. P. 555-563.

105. Palmer K.F., D. Williams. Optical properties of water in the near infrared // Journal of the Optical Society of America. 1974. V. 64. Issue 8. P. 1107-1110.

106. Downing H.D., D. Williams. Optical constants of water in the infrared // Journal of Geophysical Research. 1975. V. 80. N 12. P. 1656-1661.

107. Prigarin S.M., Bazarov K.B., Oppel U.G. Looking for a glory in A-water clouds // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25. № 4. С. 307-313.