Восстановление общего содержания NO2 по данным спектрометрических измерений в метеорологической обсерватории МГУ

Рассматривается задача восстановления общего содержания диоксида азота NO2 в столбе атмосферы (число молекул/см2) по данным спектроскопических измерений, выполненных в метеорологической обсерватории МГУ при безоблачной атмосфере спектрофотометром Oriel 260 в видимом диапазоне.
Основной недостаток существующих алгоритмов восстановления состоит в том, что они опираются на априорные предположения о высотных профилях и плотностях NO2 и аэрозолей. Представляемый в этом докладе алгоритм лишен такого недостатка.
В основу этого алгоритма положена двухпотоковая математическая модель переноса излучения в атмосфере, в которой поле излучения в столбе атмосферы аппроксимируется двумя зависящими только от высоты функциями – потоком восходящих и потоком нисходящих фотонов. Такая модель позволяет найти в явной форме зависимость интенсивности пропущенного атмосферой солнечного света от описывающих оптические свойства атмосферы коэффициентов рассеяния и поглощения. Тем самым модель позволяет получить по измеренным значениям пропущенной интенсивности спектральную зависимость этих коэффициентов.
С другой стороны, эта зависимость на выбранном спектре может быть аппроксимирована простым аналитическим выражением, включающем произведение сечения поглощения солнечного света данной длины волны на молекулах NO2 на искомую величину его общего содержания. Эта искомая величина в представляемом алгоритме находится из условия минимума отклонения аналитической аппроксимации спектральной зависимости коэффициента поглощения от его значений, вычисленных по результатам измерений.
Отметим, что алгоритм не содержит никаких итерационных циклов и поэтому является оперативным.
В докладе приводятся результаты восстановления общего содержания NO2 по данным измерений, выполненных в мае 2008 года. Полученные по этому алгоритму значения попадают в то же диапазон, что и наблюдаемые в Москве в это время.
Заметим, что описанный алгоритм может быть применен и для восстановления значений NO2 по результатам спутниковых измерений.
Работа выполнена при поддержке гранта МНТЦ № 3254