Численное моделирование радиояркостных температур разорванных облачных полей
в микроволновом диапазоне.

Важной задачей дистанционного зондирования окружающей среды является контроль состояния атмосферы и морской поверхности. Зондирование атмосферы методом приема атмосферного радиотеплового излучения является развитием наземных исследований радиотеплового излучения атмосферы. Одним из методов таких исследований является СВЧ-радиометрическое зондирование с искусственных спутников Земли. Метод основан на измерениях уходящего теплового излучения системы атмосфера – морская поверхность в радиодиапазоне. Спутниковые СВЧ-радиометрические измерения, проведенные в СССР, США и Индии, показали возможность определения в глобальном масштабе таких важных метеорологических и океанологических параметров, как полная масса водяного пара в атмосфере,
водозапас облаков, температура поверхности океана и др. [1-5]. Для исследования гидрометеоров могут быть использованы также радиоастрономические методы исследования атмосферы, развитые в работах [6-9] применительно к свободной атмосфере. Наблюдения радиотеплового излучения системы «атмосфера-
поверхность океана» с искусственных спутников Земли (ИСЗ) позволяют получить полезную информацию о состоянии облачных полей в атмосфере и количественно определить такие метеопараметры как полную массу водяного пара, водозапас и эффективную температуру облаков [1,10-13].

Недостатком значительной части большинства предыдущих исследований является использование однородной плоскослоистой модели облачного слоя, игнорирующей его
неоднородную структуру. По этой причине, для оценок на основе этой модели типичны систематические ошибки определения метеопараметров.

В работе Кутузы и Смирнова [14] рассмотрено влияние пространственных распределений параметров облачных полей на радиотепловое излучение системы «атмосфера-поверхность океана» в диапазоне 3-150 ГГц. В этой работе проведены расчеты поглощения в облаках для модели изотермического облака и облака с вертикальным градиентом температуры -6.5 град/км и распределением
водности согласно [15]. Как показано в этой работе, различия оказываются невелики и не превышают 1.5%.
В работе Гагарина и Кутузы [16] проведена оценка влияния шероховатости морской поверхности и разрывности кучевой облачности на точность определения полной массы водяного пара в атмосфере и водозапаса облаков по спутниковым СВЧ-радиометрическим измерениям. В этой работе предлагается определять полное атмосферное поглощение по измерениям радиояркостной температуры системы
атмосфера-морская поверхность. Там принято, что поглощение в атмосфере без осадков в СВЧ-диапазоне с высокой степенью точности определяется поглощением в каплях облаков, обусловленным рэлеевским рассеянием, и молекулярным поглощением в водяном паре и кислороде.

Целью настоящей работы является исследование систематических ошибок оценки
метеорологических параметров атмосферы по плоскослоистой радиометрической модели, связанных со случайной природой реальных разорванных облачных полей. Для этого в работе проводится непосредственное численное моделирование радиояркостных температур разорванной облачности на различных частотах микроволнового диапазона длин волн с использованием планковской модели облачного слоя [17].
Рассчитанные радиояркостные температуры непосредственно сравниваются с результатами расчетов для модели плоского слоя с эквивалентным усредненным по площади водозапасом.
Исследовано влияние усреднение по полю зрения микроволнового радиометра с конечной шириной главного лепестка диаграммны направленности антенны.