Результаты исследования применимости двухпотоковой теории Кубелки-Мунка к описанию переноса излучения в рассеивающем (снегоподобном) слое при коллимированном освещении (приеме)

Описание излучательных свойств рассеивающих сред основано, как правило, на теории переноса излучения. Наиболее строгим подходом в этой теории является, как известно, метод уравнения переноса излучения (УПИ). В настоящее время точный расчет индикатрис рассеяния, осуществляемый с помощью строгих волновых методов, возможен только в ряде частных случаев, например, в случаях разреженных сред в приближении независимого рассеяния или плотных сред в приближении теории сильных флуктуаций. В связи с этими обстоятельствами востребованными оказались упрощенные модели переноса излучения, особенно, при обработке и описании экспериментальных данных пассивного зондирования снежного покрова.
Одной из первых таких моделей была разработана, так называемая, двухпотоковая теория Кубелки-Мунка, основанная на феноменологическом описании распространения двух световых диффузных потоков в прямом и обратном направлениях. Она применима к описанию экспериментальных данных, если на достаточно сильно рассеивающую среду падает диффузное (изотропное) излучение и принимается весь поток излучения, прошедший среду или отраженный ею.
Известно также приближение четырехпотоковой теории, в которой к двум дифференциальным уравнениям Кубелки-Мунка добавлены два уравнения для когерентной интенсивности. Однако, эти модели не нашли столь широкого применения, как двухпотоковая теория. Возможно, одной из причин этого является необходимость использования множества эмпирических параметров, связанных с рассеянием и поглощением когерентной и диффузной интенсивностей.
Особенностью четырехпотоковой теории в предположении слабого в сравнении рассеянием поглощения и в пренебрежении влияния границ рассеивающего слоя является идентичность конечных формул для полных коэффициентов отражения и пропускания с аналогичными формулами двухпотоковой модели. При этом полные коэффициенты отражения и пропускания не зависят от коэффициента экстинкции и коэффициента рассеяния вперед. В связи с этим целью работы является исследование применимости формул двухпотоковой теории Кубелки-Мунка к описанию теплового излучения снегоподобных сред, принимаемого радиометрами с узконаправленными антеннами.
Применимость формул Кубелки-Мунка к описанию теплового излучения вышеуказанных сред исследована с помощью взаимного сопоставления расчетов, выполненных с использованием УПИ и экспериментальных результатов, полученных при исследовании теплового излучения снегоподобных сред.
На основании результатов выполненного исследования утверждается, что формулы теории Кубелки-Мунка применимы к описанию теплового излучения слоя снегоподобных сред при дистанционном зондировании узконаправленными антеннами. Минимальное количество используемых модельных параметров позволяет рассматривать эти формулы как перспективную основу для разработки алгоритма восстановления высоты снежного покрова. Для реализации указанной перспективы необходимо и достаточно эмпирически установить связь модельных параметров со структурными характеристиками снежного покрова.