Войти на сайт
МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЕЖЕГОДНЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ
"СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)
Будущая конференция
Архив конференций
2025 2024 2023 2022 2021 2020 2019 2018 2017 2016 2015 2014 2013 2012 2011 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003
Личный кабинет
Зарегистрироваться на сайте Войти на сайт Забыли пароль?
Электронный сборник статей
«Информационные технологии в дистанционном зондировании Земли - RORSE 2018»
Журнал
«Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Дополнительная информация
Контакты Полезная информация
Подписка/отписка
на рассылку новостей
Ваш e-mail:

XXIV.A.372

Рассеяние света на полых гексагональных ледяных столбиках перистых облаков

Сальников К.С. (1,2), Коношонкин А.В. (2,1), Шишко В.А. (1,2), Кустова Н.В. (1,2), Тимофеев Д.Н. (1,2)
(1) Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, Томск, Россия
(2) Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск, Россия
Изучение перистых облаков имеет большое значение в контексте их влияния на радиационный баланс планеты и, соответственно, на климат. Исследование перистых облаков в первую очередь осуществляется оптическими методами, поскольку использование контактных методов сопровождается высокими экономическими издержками. Перистые облака наблюдаются как наземными, так и космическими активными и пассивными инструментами, такими как лидары и поляриметры. Интерпретация получаемых этими инструментами данных нуждается в решении фундаментальной задачи рассеяния света на ледяных частицах перистых облаков. В работе представлены результаты численного решения задачи рассеяния света на полых гексагональных ледяных столбиках перистых облаков. Исследование выполнено для диапазона размеров частиц от 0,1 до 20 мкм, что перекрывает важную область малых кристаллов, недостаточно представленную в существующих базах данных. Расчёты проведены для трёх типичных длин волн лидарного зондирования 0,355, 0,532 и 1,064 мкм с использованием двух взаимодополняющих подходов: метода дискретных диполей для частиц от 0,1 до 5 мкм и усовершенствованного приближения физической оптики с учётом краевого эффекта для частиц крупнее 5 мкм. Получены ключевые оптические характеристики, включая фазовые функции, сечения экстинкции и рассеяния, а также параметры асимметрии. Результаты существенно дополняют ранее созданный банк данных матриц обратного рассеяния, устраняя его ограничение по нижней границе размеров частиц. Представленные данные позволяют повысить точность интерпретации лидарных и поляриметрических измерений перистых облаков, как с наземных, так и с космических платформ, и имеют значение для задач переноса излучения и лазерной дальнометрии. Учёт краевого эффекта выполнен в рамках государственного задания ИОА СО РАН. Решение задачи рассеяния света выполнено при финансовой поддержке РНФ № 25-17-00087, https://rscf.ru/project/25-17-00087/

Ключевые слова: матрица обратного рассеяния света, метод физической оптики, приближение дискретных диполей, атмосферные ледяные кристаллы, полые столбики, перистые облака, лазерное зондирование атмосферы.
Литература:
  1. Liou K.-N. Influence of cirrus clouds on the weather and climate process: a global perspective // Mon. Weather Rev. 1986. V. 114. P. 1167–1199. DOI: 10.1175/1520-0493(1986)114%3C1167:IOCCOW%3E2.0.CO;2.
  2. Sassen K., Zhu J., Benson S. Midlatitude cirrus cloud climatology from the facility for atmospheric remote sensing. IV. Optical displays // Appl. Opt. 2003. V. 42. P. 332–341. DOI: 10.1364/AO.42.000332.
  3. Kuhn T., Heymsfield A.J. In Situ Balloon-Borne Ice Particle Imaging in High-Latitude Cirrus // Pure Appl. Geophys.2016. V. 173. P. 3065–3084. DOI: 10.1007/s00024-016-1324-x.
  4. Lloyd G., Gallagher M., Choularton T., Krämer M., Andreas P., Baumgardner D. In Situ Measurements of Cirrus Clouds on a Global Scale // Atmosphere. 2021 V. 12 . No. 1. 41. DOI: 10.3390/atmos12010041.
  5. Reichardt J., Wandinger U., Klein V., Mattis I., Hilber B., Begbie R. RAMSES: German Meteorological Service autonomous Raman lidar for water vapor, temperature, aerosol, and cloud measurements // Appl. Opt. 2012. V. 51. P. 8111–8131. DOI: 10.1364/AO.51.008111.
  6. Kokhanenko G.P., Balin Yu.S., Klemasheva M.G., Nasonov S.V., Novoselov M.M., Penner I.E., Samoilova S.V. Scanning polarization lidar LOSA-M3: opportunity for research of crystalline particle orientation in the ice clouds // Atmos. Meas. Tech. 2020. V. 13. No. 3. P. 1113–1127. DOI: 10.5194/amt-13-1113-2020.
  7. Kokhanenko G.P., Balin Yu.S., Borovoi A.G., Novoselov M.M. Studies of the Orientation of Crystalline Particles in Ice Clouds by a Scanning Lidar // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 35. No. 5. P. 509–516. (2022). DOI: 10.1134/S1024856022050141.
  8. Illingworth A.J., Barker H.W., Beljaars A., Ceccaldi M., Chepfer H., Clerbaux N., Cole J., Delanoë J., Domenech C., Donovan D.P., Fukuda S., Hirakata M., Hogan R.J., Huenerbein A., Kollias P., Kubota T., Nakajima T., Nakajima T.Y., Nishizawa T. et al. The EarthCARE Satellite: The Next Step Forward in Global Measurements of Clouds, Aerosols, Precipitation, and Radiation // Bull. Am. Meteorol. Soc. 2015. V. 96. No. 8. P. 1311–1332. DOI: 10.1175/BAMS-D-12-00227.1.
  9. Wehr T., Kubota T., Tzeremes G., Wallace K., Nakatsuka H., Ohno Y., Koopman R., Rusli S., Kikuchi M., Eisinger M., Tanaka T., Taga M., Deghaye P., Tomita E. and Bernaerts D. The EarthCARE mission – science and system overview // Atmos. Meas. Tech. 2023. V. 16. No. 15. P. 3581–3608. DOI: 10.5194/AMT-16-3581-2023.
  10. Sato K., Okamoto H., Nishizawa T., Jin Y., Nakajima T. Y., Wang M., Satoh M., Roh W., Ishimoto H., Kudo R. JAXA Level 2 cloud and precipitation microphysics retrievals based on EarthCARE radar, lidar, and imager: the CPR_CLP, AC_CLP, and ACM_CLP products // Atmos. Meas. Tech. 2025. V. 18. No. 5. P. 1325–1338. DOI: 10.5194/amt-18-1325-2025.
  11. Dubovik O., Li Z., Mishchenko M.I., Tanré D., Karol Y., Bojkov B., Cairns B., Diner D.J., Espinosa W.R., Goloub P., Gu X., Hasekamp O., Hong J., Hou W., Knobelspiesse K.D., Landgraf J., Li L., Litvinov P., Liu Y. et al. Polarimetric remote sensing of atmospheric aerosols: Instruments, methodologies, results, and perspectives // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2019. V. 224. P. 474–511. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2018.11.024.
  12. Stephens G.L., Kummerow C.D. The Remote Sensing of Clouds and Precipitation from Space: A Review // J. Atmos. Sci. 2007. V. 64. No. 11. P. 3742–3765. DOI: 10.1175/2006JAS2375.1.
  13. Baran A.J. A review of the light scattering properties of cirrus // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2009. V. 110. No. 14–16. P. 1239–1260. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2009.02.026.
  14. Schnaiter M., Büttner S., Möhler O., Skrotzki J., Vragel M., Wagner R. Influence of particle size and shape on the backscattering linear depolarisation ratio of small ice crystals – cloud chamber measurements in the context of contrail and cirrus microphysics // Atmos. Chem. Phys. 2012. V. 12. No. 21. P. 10465–10484. DOI: 10.5194/acp-12-10465-2012.
  15. Coy J.J., Saito M., Yang P., Liu X., Hu Y. A robust ice cloud optical property model for lidar-based remote sensing applications // IEEE Geosci. Remote Sens. Lett. 2024. V. 21. 1000405. P. 1–5. DOI: 10.1109/LGRS.2023.3341506.
  16. Borovoi A.G., Konoshonkin A.V., Kustova N.V., Veselovskii I.A. Contribution of corner reflections from oriented ice crystals to backscattering and depolarization characteristics for off-zenith lidar profiling // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2018. V. 212. P. 88–96. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2018.03.022.
  17. Wang Z., Shishko V., Kustova N., Konoshonkin A., Timofeev D., Xie C., Liu D., Borovoi A. Radar-lidar ratio for ice crystals of cirrus clouds // Opt. Express. 2021. V. 29. No. 3. P. 4464–4474. DOI: 10.1364/OE.410942.

Презентация доклада

Методы и алгоритмы обработки спутниковых данных