Метод обработки данных спутникового зондирования при учете рефракции света в системе атмосфера-океан

Теоретическое моделирование поля солнечного излучения, рассеянного воздушной и водной оболочками системы атмосфера-океан, основано на решении краевой задачи для уравнения переноса излучения (УПИ) в среде с переменным показателем преломления. В задачах космического зондирования рассматривается многократное рассеяние света при учете рефракции, проявляющейся в реальном искривлении световых лучей в атмосфере и преломлении на границе раздела сред воздух-вода. При строгом учете эффекта данные в реальной атмосфере могут значительно отличаться от полученных в предположении, что рефракция отсутствует. Учет рефракции при изучении многократного рассеяния света приводит к усложнению уравнения переноса, решение которого чрезвычайно трудно. В докладе рассмотрен метод преобразования УПИ с переменным показателем преломления к уравнению более простого вида, которое свободно от эффекта рефракции. Метод открывает возможность значительного упрощения решения задач дистанционного зондирования. В работе проведен векторный анализ структуры интегро-дифференциального оператора УПИ с привлечением понятий теории обобщенных функций и принципа Ферма. При этом процесс многократного рассеяния света рассматривается в эффективном криволинейном пространстве, деформированном определенным образом. В таком пространстве световые лучи между актами рассеяния распространяются по прямолинейным траекториям и не изменяют своего направления при прохождении границы раздела сред. В результате анализа поля направлений луча выявлено, какими именно элементами матрицы частных производных определяются, с одной стороны, геометрические характеристики используемой координатной системы, а с другой, - параметры реальной рефракционной кривизны световых лучей. Показано, что в деформированной системе дифференциальный оператор УПИ при учете рефракции сохраняет значение, характерное для системы обычных сферических координат, но принимает более простую форму, явно не содержащую рефракционных членов. Таким образом показано, что при постановке задач космического зондирования в сферической атмосфере с учетом рефракции отпадает необходимость формально описывать реальную рефракционную кривизну лучей, поскольку она может быть учтена в УПИ посредством соответствующей деформации системы координат.