WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 17 |

Величко, александр павлович разработка ик­радиометрического комплекса, обеспечивающего дистанционный контроль и исследование облаков и прозрачности атмосферы москва

-- [ Страница 7 ] --

а) Облака верхнего яруса (рис. 1.13а). Вид угловой зависимости противоизлучения атмосферы на первый взгляд существенно не отличается от угловой зависимости безоблачной атмосферы. Однако при детальном анализе видно, что вклад перистых облаков в нисходящее излучение атмосферы уменьщается с ростом зенитного угла. Если этот вклад в направлении зенитного угла в оценить, используя соотношение:

где Ьоблф) - интенсивность излучения атмосферы в направление зенитного угла в при наличии облаков; 1з(в) - шггенсивность излучения безоблачной атмосферы в направлении в;

то, нанример, для тонких кристаллических облаков (кривая 1 на рис. 1.13а) А(0°) = 56,4%, а А(72°) = 38,4%. То есть, вклад тонких облаков верхнего яруса в величину противоизлучения атмосферы на больших зенитных углах в среднем на 18% меньше, чем в направлении зенита. При наличие же плотных перистых облаков, например, (кривая 2 на рис 1.13 а) разность между А(0°) и А(72°) составляет уже 75,5%.

Приведенные выше примеры относятся к измерениям, выполненным в летний период года, однако и для зимних и весенних измерений получены аналогичные результаты.

б) Облака среднего яруса. Типичные угловые зависимости противоизлучения атмосферы при наличии облаков среднего яруса показаны на рис. 1.136. Характер угловой зависимости в этом случае существенно отличается от угловой зависимости ясного неба и облаков верхнего яруса. Причем, для плотных облаков это отличие проявляется более отчетливо. Так, при изменении направления визирования от в = 0° до в = 72° вклад просвечивающих облаков среднего яруса (например, кривая 1) относительно ясного неба увеличивается на 58,4%, а в случае плотных облаков (кривая 2) на 122,2%. Зимние облака проявляют аналогичную тенденцию к трансформации собственного нисходящего поля радиации атмосферы, однако величины А (в) существенно увеличиваются.

Так, при плотных облаках среднего яруса (кривая 4) величины А (в) могут составлять в зените около 700%, а в направлении в = 72% - 400%.

в) Облака нижнего яруса. Для облаков типа Sc и St типичные угловые зависимости нисходящего излучения представлены на рис. 1.1 Зв.

Для большинства случаев величина нисходящего излучения атмосферы в широком диапазоне углов визирования практически не зависит от зенитного угла и приближается к излучению абсолютно черного тела с температурой, близкой к температуре воздуха на уровне нижней границы облака.

Отметим, что летом облака нижнего яруса увеличивают уровень нисходящего излучения атмосферы на 200-300%; для зимы и весны это увеличение может достигать 700-800%. При больших углах визирования, нанример, в = 72°, вклад собственного излучения облаков существенно уменьшается, оставаясь все же значительным по величине.

Систематизируя результаты измерений противоизлучения атмосферы для облаков различных форм, целесообразно сослаться на зависимость относительного вклада излучения облаков А (в) в нисходящую радиацию от зенитного угла. В качестве примера на рис. 1.14 представлена зависимость А(в) для облаков различных форм, нолученная по данным летних измерений. Подобные же зависимости А (в) от угла визирования получены и для других сезонов года. Кривые, представленные на рис. 1.14, удобны для анализа влияния облаков, поскольку указывают не только на приращение радиации за счет излучения облаков, но и на изменение характера угловой зависимости нисходящего излучения. Данные, приведенные на рис. 1.14, указывают также на то, что с увеличением плотности облаков и уменьщения их высоты растет вклад в величину нисходящей радиации собственного излучения облаков, а крутизна спада А(в) увеличивается с ростом зенитного угла.

Рис. 1.13. Угловые зависимости нисходящего излучения атмосферы при наличии облаков (сплошные кривые) а) верхнего, б) среднего, в) нижнего Рис. 1.14. Влияние облаков различных форм на характер угловой зависимости нисходящего излучения атмосферы:

идентификации форм облаков по спутниковым измерениям восходящего излучения, а также при разработке методов измерения высоты нижней границы облаков, не требующих абсолютной калибровки РЖрадиометрической аппаратуры.

Действительно, сопоставляя и анализируя данные, приведенные на рис. 1.1 Зв, можно прийти к выводу о том, что углы, на которых наблюдается излом зависимости L(sec в), связаны с высотой, где зарегистрировано облако. Наличие такой связи создает определенную основу для разработки методов измерения высоты нижней границы облаков с помощью относительно простой радиометрической аппаратуры.

1.5. Исследования переноса ИК-излучения в облаках по ослаблению излучения высокотемпературного источника.

Выше описана методика и приведены результаты, полученные при измерениях собственного излучения облачности. Однако значительные возможности дает изучение переноса РЖ-излучения в облаках при помощи аппаратуры, фиксирующей особе1шости трансформации излучения, идущего от интенсивного источника, который может находиться и за пределами атмосферы, например. Солнца. При этом может быть определено не только общее ослабление в облаках излучения, идущего от Солнца, но и разделен вклад в ослабление поглощения и рассеяния.

Излучательную способность облаков типа Ci, Ас tg можно определять методом, которым пользовался Вильсон. Этот метод был применен им для определения микроволнового ослабления в дождях. При обработке результатов измерений этот метод учитывал переотражение восходящего излучения атмосферы и подстилающей поверхности.

Вильсон, пользуясь той же методикой, также провел некоторые эксперименты в ИК области спектра. Однако, так как его аппаратура не имела абсолютной калибровки, то им были получены лшиь относительные величины ослабления излучения Солнца облаками верхнего яруса.





Метод Вильсона состоит в следующем. СВЧ и ИК-измерительный комплекс последовательно измеряет ослабленное атмосферой и облаками излучение Солнца и собственное излучение атмосферы и облаков.

При наведении на Солнце прибор регистрирует сигнал Ь'{в, О), обусловленный:

- излучением Солнца, ослабленного атмосферой и облаками LifO, О);

- собственным излуче1шем облаков, ослабленным ниже лежащим слоем атмосферы Ь2(в, О);

- собственным излучением атмосферы Ьз(в, О);

- собственным излучением атмосферы, отражеьшым от облаков и земной поверхности L^d, О);

т.е.

Прибор, отведенный по азимуту на угол, больший его угла зрения, если считать параметры облака неизменными, зарегистрирует сигнал Ь"(в,О), соотношения (1.61). Таким образом, излучение Солнца, ослабленное атмосферой и облаками, на уровне земной поверхности в направлении зенитного угла в будет определяться:

С другой стороны, если пренебречь рассеянием в облаках, значение Li(e,O) можно рассчитать, используя соотношение:

где Ех[То(Х)]^^ - спектральная интенсивность излучения абсолютно черного тела при температуре диска Солнца Тс(Х). В литературе имеются данные о спектральном распределении внеатмосферных значений радиационных температур солнечного диска в интервале длин волн 8 мкм. Были проведены расчеты с использованием данных этих работ.

Сопоставление результатов таких расчетов показало, что значения интенсивности излучения Солнца в полосе 9,6 - 10,6мкм, полученные с использованием отличаются друг от друга всего лишь на 1,5%;

Q2' апертура ИК-радиометра;

Qi - телесный угол Солнца {Qi = i^aJ2, ПС - угол, под которым виден диск Солнца, равный 30');

xi(e,Z) - спектральная функция пропускания реальной атмосферы на высоте Z в направлении зенитного угла В.

В расчетах принималось, что фушщия пропускания облачной атмосферы на высоте Z, где находится облако, равна произведению функций пропускания атмосферы Txi(e,Z) и облака Tn(O,Z), т.е.

где Z/ и Z2 - верхняя и нижняя граниЩ)! облака.

Вне облака функция пропускания xx(e,Z) равна лшиь функции пропускания свободной атмосферы, т.е.

Такое представлегше функции пропускания облачной атмосферы предполагает облако с плоскопараллельными границами.

Воспользовавщись соотношениями (1.61 - 1.65) и подставляя в них экспериментальные данные Ь'(в,О) и Ь"(в,О), можно получить выражение для определения усреднешшх по спектру и толщине значений пропускания облака в направлении зенитного угла в:

При этом функция xxi(9,Z) может быть рассчитана по данным радиозондирования, проводимого одновременио с ИК-радиационными измерениями. Однако, рассчитанная величина пропускания атмосферы, обусловленного лишь ее газовыми компонентами, выше реально существующей, поскольку аэрозоль и другие факторы могут вносить свой вклад в ослабление Ж-радиации. Учет их влияния на ослабление солнечной радиации проводится по средним данным, используя соотношение:

где Ahonm - аэрозольная оптическая толпщна.

В реальной атмосфере наблюдается значительный разброс AhonmИспользование средних величин Ahonm приводит к погрешности определения реальной функции пропускания атмосферы на 5%. Однако, по разработанной выше методике можно определить реальную оптическую толщину атмосферы по измерениям собственного излучения безоблачной атмосферы. Такой способ применим только при условии разорванной облачности.

Измерений пропускания облаков по описанной выше методике проводились ранее в условиях сплошной и разорванной облачности осенью 1972 г. в районе г. Приозерска.

На основе полученных данных о пропускании облаков различных ярусов были рассчитаны их оптические толщины, принимая, что ослабление в облаках подчиняется закону Бугера;

В процессе измерений высота Солнца менялась 30° до 12°. По рассчитанным значениям оптических толщин облаков в направлении зенита Иобл определялось пропускание облака в зените и его излучательная способность:

Последнее выражение не учитывает отражательных свойств облаков.

Расчеты дают основания полагать, что ощибка в определении е для кристаллических облаков будет пренебрежительно мала, поскольку величина альбедо облаков верхнего яруса по данным различных работ составляет всего лишь 0,05 - 2%. Для облаков среднего и нижнего ярусов не учет отражения может привести к погрещностям определения е порядка 8% и выше.

В результате измерений оптических характеристик облаков верхнего яруса и просвечивающих облаков среднего яруса типа Ас tg в области спектра 9,6 - 10,6мкм были получены некоторые статистические параметры этих облаков, которые представлены в таблице 1.8. В таблице приняты следующие обозначения:

X - среднее значение параметров;

Хтсвс, Хтт - соответственно максимальные и минимальные значения параметров;

О - среднеквадратичное отклонение;

V - относительное отклонение в процентах;

Т - пропускание облака;

S - шлучательная способность;

- оптическая толщина облака.

Кбл Гистограммы в процентах случаев для излучательной способности Ci и Ас tg представлены на рис. 1.15.

наивероятнейшим значением излучательной способности, лежащим в интервале от 0,2 до 0,3. Для Ас tg отмечено два максимума: один находится в интервале значений е от 0,2 до 0,4 и, по-видимому, соответствует наивероятнейшим значениям е для просветов в облаках, другой - при е, равной около 0,7, который соответствует, вероятно, наиболее плотным областям облака.

Анализ таблицы 1.8 и рис. 1.15 показывает, что излучательная способность облаков типа Ас tg варьирует в довольно широких пределах относительно среднего значения (v=34,6%).

Сопоставление полученных данных е с теоретически рассчитанными и измеренными величинами приведено в таблице 1.9. Такое сопоставление показывает, что наблюдается хорошее соответствие между полученными данными и теми, которые приводятся в ряде работ.



Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 17 |
 


Похожие работы:

« Пастухов Юрий Викторович ИНФОРМАЦИОННО – ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ПРОМЫШЛЕННОЙ КОРРОЗИИ С ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ НА ОСНОВЕ ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (в машиностроении) Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук Научный руководитель – докт. техн. наук, профессор Муха Ю. П. Волгоград - 2014 2 Оглавление Введение.... 5 Глава 1. Современное состояние ...»

« Фесько Юрий Александрович РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕХМЕРНОЙ ФОРМЫ ОБЪЕКТОВ 05.11.07 – Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель – кандидат технических наук, профессор Тымкул Василий Михайлович Новосибирск – 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение 1 Аналитический обзор научно-технической и патентной литературы по оптическим и оптико-электронным ...»

« ЛАРИН АЛЕКСЕЙ АНДРЕЕВИЧ СПОСОБЫ ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ Специальность: 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель -кандидат технических наук, старший научный сотрудник Бакулин В.Н. Научный консультант - кандидат технических наук, доцент Резниченко В.И. Москва 2013 2 Содержание ...»








 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.