Пределы применимости теории рассеяния при расчетах в облаке

В последние 15 лет обнаружились экспериментальные факты, касающиеся радиационных характеристик облаков, противоречащие модельным результатам. А именно: увеличенное поглощение коротковолновой радиации в облаках по сравнению с безоблачной атмосферой Земли («аномальное поглощение»); существенное различие оптических параметров слоистой облачности, восстановленных из самолетных, наземных и спутниковых радиационных измерений, и величин, рассчитываемых с привлечением теории рассеяния; значительное искажение форм полос поглощения в облаках по сравнению с безоблачной атмосферой.
Возможное физическое объяснение обнаруженных эффектов не учет нарушения аксиоматических соотношений между характерными размерами, которые приняты при создании теории рассеяния. Указанные соотношения выражают приближения, в которых строится теория рассеяния: отсутствие интерференции волн, излучаемых разными частицами (приближение независимых частиц) и освещение всех частиц (элементарных объемов) одинаковым первичным пучком света (приближение однократного рассеяния). В облаке находятся частицы, по меньшей мере, 3-х различных сортов. Их размеры и расстояния между ними-сильно отличаются, и поэтому не выполняется важное неравенство, необходимое для применения теории рассеяния. Расстояния между частицами можно оценить как: 0,5–1,0 мкм для флуктуаций плотности; 100–500 мкм для аэрозольных частиц; 10000 мкм для капель) Элементарный объем также различен для частиц разного размера: для капель облака размером 10–20мкм объем – 1000–8000 мкм**3, для флуктуаций плотности воздуха размером 10-2мкм объем – 10-6мкм**3, для аэрозольных частиц размером 0,1–1,0 мкм объем – 10-3–1мкм**3. Таким образом, размеры элементарных объемов соответствующие частицам разного сорта, различаются на 6–10 порядков!
Оценки параметров для трех компонентов облачной среды показывают, что необходимые неравенства для применения теории рассеяния в облачной среде не выполняются. А именно: расстояния между молекулами и аэрозолями меньше размеров капель. В таком случае сведение задачи к рассеянию на одной частице невозможно, и следует рассматривать многократное рассеяние в элементарном объеме.
В результате при расчетах характеристик радиации в облачной атмосфере недооценивается поглощение атмосферными аэрозолями. В климатических моделях такая ошибка приводит к переоценке роли парниковых газов в атмосфере и построению неверных сценариев в при экстраполяции на будущее.