Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Truy xuất các đặc điểm quang học và vi vật lý của aerosol theo dữ liệu đo quang phổ mặt đất về bức xạ mặt trời trực tiếp và tán xạ. Phần 1. Kiểm thử thuật toán
Tóm tắt
Các phép đo mặt đất về bức xạ mặt trời trực tiếp và tán xạ cho đến nay là nguồn thông tin đáng tin cậy nhất về các đặc điểm quang học và vi vật lý cột của aerosol trong khí quyển. Chúng tôi đề xuất một thuật toán kết hợp việc thu thập lặp lại các đặc điểm tán xạ đơn quang học trực tiếp từ dữ liệu của các phép đo quang học và giải quyết bài toán nghịch đảo tuyến tính nhằm đảm bảo việc truy xuất cấu trúc vi mô của các hạt aerosol đồng nhất và chỉ số khúc xạ phức tạp của vật liệu aerosol. Phần mềm được phát triển để làm cho quá trình xử lý dữ liệu thực nghiệm hàng ngày trở nên hiệu quả hơn đã được mô tả. Kết quả kiểm thử thuật toán trên các mô hình aerosol đơn và đa thành phần khác nhau được trình bày.
Từ khóa
#bức xạ mặt trời #aerosol #quang học #vi vật lý #bài toán nghịch đảo tuyến tính #đo quang phổTài liệu tham khảo
O. Dubovik, M. Herman, A. Holdak, T. Lapyonok, D. Tanré, J. L. Deuzé, F. Ducos, A. Sinyuk, and A. Lopatin, “Statistically Optimized Inversion Algorithm for Enhanced Retrieval of Aerosol Properties from Spectral Multi-Angle Polarimetric Satellite Observations,” Atmos. Meas. Technol. 4(5), 975–1018 (2011).
A. A. Kokhanovsky, J. L. Deuzé, D. J. Diner, O. Dubovik, F. Ducos, C. Emde, M. J. Garay, R. G. Grainger, A. Heckel, M. Herman, I. L. Katsev, J. Keller, R. Levy, P. R. J. North, A. S. Prikhach, V. V. Rozanov, A. M. Sayer, Y. Ota, D. Tanré, G. E. Thomas, and E. P. Zege, “The Inter-Comparison of Major Satellite Aerosol Retrieval Algorithms Using Simulated Intensity and Polarization Characteristics of Reflected Light,” Atmos. Meas. Technol. 3(4), 909–932 (2010).
J.-L. Deuze, F.-M. Bréon, C. Devaux, P. Goloub, M. Herman, B. Lafrance, F. Maignan, A. Marchand, G. Perry, and D. Tanré, “Remote Sensing of Aerosols over Land Surfaces from POLDER/ADEOS-1 Polarized Measurements,” J. Geophys. Res., D 106(5), 4913–4926 (2001).
B. N. Holben, T. F. Eck, I. Slutsker, D. Tanré, J. P. Buis, A. Setzer, E. Vermote, J. A. Reagan, Y. J. Kaufman, T. Nakajima, F. Lavenu, I. Jankowiak, and A. Smirnov, “AERONET-A Federated Instrument Network and Data Archive for Aerosol Characterization,” Remote Sens. Environ. 66(1), 1–16 (1998).
O. Dubovik and M. King, “A Flexible Inversion Algorithm for Retrieval of Aerosol Optical Properties from Sun and Sky Radiance Measurements,” J. Geophys. Res., D 105(16), 20673–20696 (2000).
V. V. Veretennikov, “Simultaneous Determination of Aerosol Microstructure and Refractive Index from Sun Photometry Data,” Atmos. Ocean. Opt. 20(3), 192–199 (2007).
P. Romanov, N. T. O’Neil, A. Royer, and B. L. J. McArthur, “Simultaneous Retrieval of Aerosol Refractive Index and Particle Size Distribution from Ground-Based Measurements of Direct and Scattered Solar Radiation,” Appl. Opt. 38(36), 7305–7320 (1999).
V. E. Pavlov, M. A. Sviridenkov, T. B. Zhuravleva, V. K. Oshlakov, and K. Yu. Sukovatov, “Aerosol Scattering Phase Function for the Arid Territory of Southern Kazakhstan,” Atmos. Ocean. Opt. 24(3), 247–252 (2011).
M. A. Sviridenkov, “Retrieval of Atmospheric Aerosol Characteristics from Spectral Measurements of Transparency and Small-Angle Scattering,” Atmos. Ocean. Opt. 14(12), 1022–1025 (2001).
T. V. Bedareva and T. B. Zhuravleva, “Retrieval of Aerosol Scattering Phase Function and Single Scattering Albedo according to Data of Radiation Measurements in Solar Almucantar: Numerical Simulation,” Atmos. Ocean. Opt. 24(4), 373–384 (2011).
V. A. Smerkalov, Applied Atmospheric Optics (Gidrometeoizdat, St. Petersburg, 1997) [in Russian].
A. I. Ivanov, G. Sh. Livshits, V. E. Pavlov, B. T. Tashenov, and Ya. A. Teifel’, Light Scattering in the Atmosphere (Nauka, Alma-Ata, 1968) [in Russian].
P. P. Anikin and M. A. Sviridenkov, “Optical Parameters and Aerosol Microstructure according to Data of Phase Scattering Functions in the Solar Aureole Region,” in Proc. of International Conference “Physcis of Atmospheric Aerosol”, Moscow, April 1999 (Dialog-MGU, Moscow, 1999) [in Russian].
J. T. Twitty, “The Inversion of Aureole Measurements to Derive Aerosol Size Distributions,” J. Atmos. Sci. 32 (1975).
T. Nakajima, G. Tonna, R. Rao, P. Boi, Y. Kaufman, and B. Holben, “Use of Sky Brightness Measurements from Ground for Remote Sensing of Particulate Polydispersions,” Appl. Opt. 35(15), 2672–2686 (1996).
T. V. Bedareva and T. B. Zhuravleva, “Estimation of Aerosol Absorption under Sumer Conditions of Western Siberia from Sun Photometer Data,” Atmos. Ocean. Opt. 25(3), 216–223 (2012).
G. I. Marchuk, G. A. Mikhailov, M. A. Nazaraliev, R. A. Darbinyan, B. A. Kargin, and B. S. Elepov, Monte Carlo Method in Atmospheric Optics, Ed. by G. I. Marchuk (Nauka, Novosibirsk, 1976) [in Russian].
S. M. Sakerin, S. A. Beresnev, S. Yu. Gorda, D. M. Kabanov, G. I. Kornienko, Yu. I. Markelov, A. V. Mikhalev, S. V. Nikolashkin, M. V. Panchenko, V. A. Poddubnyi, V. V. Pol’kin, A. Smirnov, M. A. Tashchilin, S. A. Turchinovich, Yu. S. Turchinovich, B. Kholben, and T. A. Eremina, “Characteristics of the Annual Behavior of the Spectral Aerosol Optical Depth of the Atmosphere under Conditions of Siberia, Atmos. Ocean. Opt. 22(4), 446–456 (2009).
A Preliminary Cloudless Standart Atmosphere for Radiation Computation. World Climate Research Programme, WCP-112, WMO/TD N 24 (1986).
O. Dubovik, A. Smirnov, B. N. Holben, M. D. King, Y. J. Kaufman, T. F. Eck, and I. Slutsker, “Accuracy Assessments of Aerosol Optical Properties Retrieved from Aerosol Robotic Network (AERONET) Sun and Sky Radiance Measurements,” J. Geophys. Res., D 105(8), 9791–9806 (2000).
C. Bohren and D. Huffman, Absorption and Scattering of Light by Small Particles (Wiley, New York, 1983).
G. L. Schuster, O. Dubovik, B. N. Holben, and E. E. Clothiaux, “Inferring Black Carbon Content and Specific Absorption from Aerosol Robotic Network (AERONET) Aerosol Retrievals,” J. Geophys. Res. 110 (1997).
O. V. Dubovik, T. V. Lapyonok, and S. L. Oshepkov, “Improved Technique for Data Inversion: Optical Sizing of Multicomponent Aerosols,” Appl. Opt. 34(36), 8422–8436 (1995).
T. V. Bedareva, M. A. Sviridenkov, and T. B. Zhuravleva, “Retrieval of Optical and Microphysical Characteristics from Ground Spectral Measurements of Direct and Diffuse Solar Radiation. Part 2. Algorithm Testing,” Optika Atmos. Okeana 25(9) (2012).