Способ дистанционного определения водности капельных облаков Советский патент 1987 года по МПК G01W1/00 

13

Изобретение относится к оптике атмосферы, в частности к оптическим исследованиям облачных образований, и может быть использовано при конт- роле облачной атмосферы со спутником или наземных метеостанций, а также в спектроскопии рассеивающих сред.

Цель изобретения - повышение точности определения.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Измеряют интенсивность трансформированного облаком солнечного излучения в трех спектральных интервалах Л А, 0,6955-0,7045 мкм,л А 2,0305-2,0395 мкм; 4 А, 2,0515- 2,0606 мкм. Длины волн выбраны такими что при U Л происходит чистое рассеяние на облачных каплях, при Д рассеяние и поглощение капельной водой, при Л АЗ рассеяние и поглощение капельной водой, а также поглощение углекислым газом (ЛА - область максимума поглощения R-вет- ви-полосы поглощения C0j 2,06 мкм). Кроме того, рассеивающие свойства капельных облаков (коэффициент рассеяния, средняя длина пробега фото- Ь

нов ) В этих трех длинах волн для реальных распределений капель по размерам совпадают.

Интенсивность регистрируемого излучения 1,1 в 3T{ix трех спектральных интервалах:

01

cv

f l()dP;

I exp (-ot WP,

ог

fj

и

)

I(P)

I

3

ехр

(

РЛ

f

00

) S

о

де IK

КР)

- /V«tt , ,

i(e)df.

интенсивность падающего на облако солнечного излучения (k 1, 2, 3) в интервале спектральном Д Л, ;

распределение фотонов по пробегам;

массовые коэффициенты поглощения капельной воды в л AJ , U А J ветственно; водность облака;

COOT

f)( эффективная длина пробега фотонов в облаке; функ11 1я пропускания углекислого газа.

ci. И 3 практически не зависят от распределений капель по размерам и равны 70 и 57 см /г соответственно (вариации в пределах 5-10%).

Расчеты, проведенные методом Монте-Карло, показывают,что при выбранной ширине спектрального интервала 4Я величина эффективного пробега дф в д ЯJ с точностью 2-3% опре- деляется поглощением капельной водой, а влиянием поглощения СО на величину р9ф можно пренебречь.Изменение коэффициента поглощения ( /cLj ) в 1,2-1,3 раза гГрактически не влияет на величину .

Таким образом, водность W находится из системы уравнений:

2Ь

i 1,

01

ехр (-J WP,)

,

exp

(, WP,).,)

Информация о зависимости lot /IOK и функции пропускания РЙЛ от зенитного угла Солнца и высоты в атмосфере может быть получена расчетньм путем или в натурном эксперименте.

В случае реализации предлагаемого способа со спутника или земной поверхности функция пропускания РИЛ. ( - заменяется на Рдд на всем пути от Солнца до наблюдателя.

Измерения и расчеты показали, в 4Aj элемент поглощаютцей массы имеет вид:

dm с f ехр (- - ) - sec 0 (H)dH,

QН„

где Нст - высота однородной атмосферы;

fo - плотность на уровне Земли; 0 (Н) -наклон траектории фотонов

на высоте Н,

а функция пропускания Рдд в безоблачной атмосфере в зависимости от поглощающей массы

РдЛ, (H,0J

10

(

31337859

Таким образом, Рдд на пути от Солнца до наблюдателя,например в случае измерений со спутника

п 1,7Ь;

Х о, 7 (для aAj 9 нм) .

Jс П -|

СА L S dm J Jm dmj

Не

где Hj - высота верхней границы облака;

Н - некоторая высота, И Н . Тогда j находится из выражения

Формула изобретения

Способ дистанционного определения водности капельных облаков, в котором измеряют интенсивность рассеянного облаком электромагнитного излучения в полосе поглощения капельной воды и вне ее, отличающийся тем,что, с целью повышения точности определения, измеряют интенсивность рассеянного облаком солнечного электромагнитного излучения в трех спектральных интервалах: Л;, 0,6955-0, мкм; Aj 2,0305-2,0395 мкм и л Л, 2,0515- 2,0605 мкм,а водность облака определяют из системы уравнений

IgPuA

C/JJ mag

где - высота, лежащая в интервале Н, ЗНв + Ни

Редактор А.Лежнина

Составитель А.Васильков

Техред В.КадарКорректор А.Обручар

Заказ 4129/46Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

-

ехр ( ),

Ь,

ехр (-i WP,) Р, (F),

0

где Ixs (k 1, 2, 3) - интенсивность регистрируемого излучения в спектральном интервале д J} ;

1(,ц - интенсивность падающего на облако солнечного излучения в спектральном интервале ДЛц; (j, /j - массовые коэффициенты

поглощения капельной воды в интервалах . AAj; W - водность облака;

9а, - эффективная длина пробега фотонов в облаке; (fjo,) пропускания углекислого газа в интервале Д А .

Изобретение относится оптическим исследованиям атмосферы и позволяет повысить точность измерений. Измеряют интенсивность трансформированного облаком солнечного излучения в спектральных интервалах: 4А, 0,6955-0,7045 мкм, ,0305 2,0395 мкм и ДЛз 2,0515-2,0605МКМ. В этих интервалах происходит чистое рассеяние на облачных каплях,рассеяние и поглощение капельной водой и углекислым газом. Приведена система ур-ний,из которой рассчитывается водность облака. с