Параметризация газового поглощения тепловой радиации в атмосфере Венеры для радиационных блоков климатических моделей

Представлена «быстрая» параметризация газового поглощения тепловой радиации в атмосфере Венеры на основе метода «к-распределений», позволяющего моделировать интегральные потоки радиации с учётом рассеяния в облаках. С помощью параметризации выполнение расчёта потоков сводится к необходимости решений уравнений переноса радиации всего в четырёх десятках точек эффективного спектра молекулярного поглощения, вместо необходимости выполнения миллионов решений уравнений переноса в точках реального спектра (методом “Line-by-Line”). Параметризация рекомендуется для «быстрых» радиационных блоков моделей общей циркуляции атмосферы, например, климатических.

Одной из основных проблем при моделировании переноса радиации в атмосфере Венеры является проблема учёта молекулярных спектров в её рассеивающей атмосфере. Спектр трактуется как сумма контуров линий, для расчёта которых используются спектроскопические базы. При этом температура нижних слоёв венерианской атмосферы превышает 700 К. При таких температурах в спектрах проявляется большое количество «слабых» линий. И количество учитываемых линий возрастает - достигает сотен миллионов. В итоге время расчётов молекулярных спектров для венерианской атмосферы даже на несколько порядков требуется большее, чем в аналогичных расчётах для земной атмосферы. Это тем более делает невозможным непосредственное вычисление спектров (методом Line-by-Line) в радиационных блоках, где требуется высокое быстродействие.
В данной работе проблема решается с помощью параметризации спектров методом «к-распределений» (k-distributions). С помощью этого метода реальный спектр заменяется эффективным, состоящим всего из нескольких десятков прямоугольных «линий». В данной работе полученные эффективные спектры состоят из четырёх десятков «линий» в спектральном интервале 10-6000 см-1. Важно подчеркнуть, что эффективные спектры, полученные методом «к-распределений», применимы и в уравнениях переноса радиации с учётом рассеяния в облаках. Таким образом при расчёте интегральных потоков количество решений уравнений переноса радиации снижается от сотен миллионов до всего четырех десятков. Это и позволяет на несколько порядков увеличить скорость расчёта потоков. Методика получения эффективных спектров представлена в работе (Fomin, 2004), где с успехом применялась для земной атмосферы.
Следует отметить что параметризация разрабатывалась и валидировалась с помощью оригинальной Line-by-Line модели представленной на предыдущей конференции. А также расчётами из работы (Haus et al., 2016). Подробно параметризация будет представлена в докладе.