ИСТИНА

Двенадцатая Всероссийская открытая конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса" Влияние пространственной структуры осадков на поляризационные характеристики теплового микроволнового излучения дождевой атмосферы. Илюшин Я.А. (1,2), Кутуза Б.Г. (2) 1. Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова 2. Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН 1. Россия 119992 ГСП-2 Москва Ленгоры МГУ физический факультет e-mail ilyushin@phys.msu.ru 2. Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН Моховая 11-7, Москва, 125009, Россия тел. +7(495)629-33-65, факс. +7(495)629-36-78 E-mail Kutuza@cplire.ru В связи с развитием средств пассивного микроволнового зондирования природной среды [1], в течение последнего времени интенсивно изучается взаимодействие микроволнового излучения с осадками и облаками различных типов. Многие из них состоят из частиц несферической формы, обладающих преимущественной ориентацией (падающие дождевые капли, снег и другие кристаллические частицы льда). По сравнению с макроскопически изотропными средами, в распространении излучения в таких средах особенно существенную роль играют поляризационные эффекты. Сочетание эффектов рассеяния, значительной пространственной неоднородности выпадающих осадков в атмосфере и в некоторой степени также отражающих свойств поверхности приводит к необходимости рассмотрения полей микроволнового излучения в трехмерно-неоднородной среде, обладающей дихроизмом. В представленной работе в рамках теории переноса излучения сделаны теоретические оценки интенсивности и поляризации теплового радиоизлучения дождевых осадков, при наблюдении их микроволновыми радиометрами из космоса. В рамках построенной модели вычислены радиационные характеристики среды (поглощение и рассеяние электромагнитных волн заданной частоты и поляризации единицей объема для длин волн 3, 8, 15.4 и 22 мм. Комплексная диэлектрическая проницаемость жидкой воды определяется формулой Дебая [1]. Приближенно принято, что падающие капли имеют форму сплюснутого сфероида с вертикально ориентированной осью симметрии. Отношение осей сфероида задается известной приближенной формулой [2]. Распределение капель по размерам в дождевых осадках задается формулой Маршалла-Пальмера[2]. Сечения ослабления и рассеяния для сфероидальных частиц фиксированной ориентации вычислены методом Т-матриц с помощью общедоступных компьютерных кодов [3]. В работе исследована модель дождевой ячейки в виде куба 3 х 3 х 3 км, равномерно заполненного падающими дождевыми каплями. Подстилающая поверхность приближенно считается плоской поверхностью серого тела, тепловое радиоизлучение которого изотропно и незначительно поляризовано в вертикальной плоскости. В миллиметровом диапазоне длин волн эта модель является разумным приближением для большинства земных почв и грунтов и растительных покровов. Поглощение жидкокапельными облаками и молекулами атмосферных газов учитывается отдельно и проводится оценка их влияния на исследуемое поле теплового радиоизлучения. Численное решение векторного уравнения переноса излучения (ВУПИ) в трехмерной области проводилось итерациями конечно - разностного метода дискретных ординат (ДО). Интеграл рассеяния вычислялся с помощью гауссовской квадратурной формулы Лебедева G29 с 302 узлами на сфере направлений. В работе показана определяющая роль ячеистой структуры дождевых осадков в формировании пространственно-углового распределения интенсивности и поляризации наблюдаемого теплового излучения, и необходимость рассмотрения переноса излучения в трехмерно-неоднородной рассеивающей среде для моделирования и анализа полей радиотеплового излучения реальных дождевых осадков. Исследование выполнено при поддержке гранта РФФИ 13-02-12065 офи-м "Фундаментальные задачи микроволнового дистанционного зондирования Земли из космоса". Авторы благодарят администрацию НИВЦ МГУ им. М.В.Ломоносова за предоставленный доступ к вычислительным ресурсам высокопроизводительных параллельных суперкомпьютерных комплексов СКИФ-ГРИД "Чебышев" и "Ломоносов". Литература 1. А.Ye. Basharinov, А.S.Gurvich, S.Т. Egorov "Radio emission of the Earth as a planet", М.: Nauka, 1974. 2. Czekala H., Simmer C. Microwave radiative transfer with nonspherical precipitating hydrometeors, Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 1998. V.60. N.3. PP.365-374 3. A. Moroz, "Improvement of Mishchenko's T-matrix code for absorbing particles," 2005. Appl. Opt. V.44. PP.3604-3609. Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов