Моделирование атмосферной радиации для дистанционного зондировании атмосферы, теории климата и других разделов геофизики
(лекция)

Измерения уходящей радиации атмосферы с высоким спектральным разрешением дают возможность получить детальную информацию о вертикальной структуре атмосферы и протекающих в ней химических процессах. Но для обработки результатов таких измерений требуется высокая точность моделирования переноса радиации, что связанно с известной математической «некорректностью» процедур обработки. К сожалению, требуемая точность пока далеко не всегда достижима. Похожая проблема точности описания переноса радиации существует и при моделировании климата из-за его высокой чувствительности к радиационным процессам в атмосфере (парниковый эффект). Таким образом, указанная проблема существенно замедляет прогресс в геофизике - например, в увеличении достоверности прогнозов изменения климата и долгосрочных прогнозов погоды, улучшении точности определения со спутников мощности источников и стоков парниковых газов и т.п. Актуальность проблемы также возрастает в связи с осуществлённым и планируемыми запусками на орбиту ряда отечественных Фурье-спектрометров высокого разрешения (типа ИКФС-2 на «МЕТЕОР-М 2», проект «Климат» на МКС и др.).
Трудности достижения необходимой точности связаны с необходимостью детального учёта в расчётах молекулярных спектров поглощения радиации одновременно с учётом её рассеяния в облаках и аэрозоле. На практике требуется учесть до нескольких миллионов спектральных линий в МкВ, ИК, видимом и УФ диапазонах, а также так называемое «континуальное» поглощение. Поэтому в лекции особое внимание будет уделено принципам моделирования молекулярных спектров поглощения радиации, а так же моделированию процессов рассеяния солнечного и теплового излучения.
В лекции предполагается рассмотреть:
А) Характерная достигнутая точность моделирования радиации для геофизических проблем;
Б) Современные методы моделирования молекулярных спектров и важные спектроскопические эффекты, включая эффект «интерференции спектральных линий», нарушение «локального термодинамического равновесия» и др.
В) Применение поляризационных измерений в ИК-зондировании атмосферы.
Г) Возможности современной вычислительной техники и математики для обработки экспериментальных спектров высокого разрешения.
В конце лекции будут сформулированы задачи, могущие представлять интерес для молодых исследователей.
Работа поддержана грантами РФФИ (15-01-00783 и 14-01-00197).