ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................... 4
ГЛАВА 1. ИНСТРУМЕНТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
АТМОСФЕРНЫХ ЛЕДЯНЫХ ЧАСТИЦ ....................................................... 14
1.1. Облака и частицы ...................................................................................... 14
1.2. Инструменты исследования ...................................................................... 16
1.3. Оптические характеристики и микрофизические параметры
атмосферных ледяных частиц ................................................................... 23
1.3.1. Матрица рассеяния света ....................................................................... 24
1.3.2. Характеристики обратного рассеяния света ......................................... 25
1.3.3. Размер и форма частиц ........................................................................... 29
1.3.4. Пространственная ориентация частиц .................................................. 31
1.4. Методы решения задачи рассеяния света ................................................ 32
1.4.1. Теория Г. Ми ........................................................................................... 32
1.4.2. Метод Т-матриц ...................................................................................... 33
1.4.3. Метод дискретных диполей (DDA) ....................................................... 35
1.4.4. Метод конечных разностей во временной области (FDTD) ................ 37
1.4.5. Псевдоспектральный метод во временной области (PSTD) ................ 37
1.4.6. Приближение геометрической оптики (Ray-tracing) ............................ 38
1.4.7. Приближение физической оптики ......................................................... 40
1.4.8. Сравнение методов ................................................................................. 42
ГЛАВА 2. ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АТМОСФЕРНЫХ
ЛЕДЯНЫХ ЧАСТИЦ НЕИДЕАЛЬНОЙ ФОРМЫ ......................................... 43
2.1. Определение формы частицы ................................................................... 44
2.2. Модификация алгоритма трассировки пучков ........................................ 46
2.3. Апробация алгоритма трассировки пучков ............................................. 52
2.4. Исследование влияния искажения формы гексагональной частицы на
характеристики рассеянного излучения ................................................... 56
3
Основные выводы к главе 2 ............................................................................. 59
ГЛАВА 3. ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АГРЕГАТОВ
АТМОСФЕРНЫХ ЛЕДЯНЫХ ЧАСТИЦ ....................................................... 61
3.1. Микрофизическая модель агрегатов атмосферных частиц ..................... 61
3.2. Сравнение матрицы рассеяния света одиночных частиц и агрегатов
частиц в приближении геометрической оптики ....................................... 64
3.3. Оптические характеристики агрегатов частиц в приближении
физической оптики ..................................................................................... 70
Основные выводы к главе 3 ............................................................................. 76
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ПОГЛОЩЕНИЯ НА РАССЕЯНИЕ СВЕТА
АТМОСФЕРНЫМИ ЛЕДЯНЫМИ ЧАСТИЦАМИ ....................................... 78
4.1. Исследование влияния поглощения для разных длин волн .................... 79
4.2. Зависимость спектрального отношения от размера частиц .................... 87
Основные выводы к главе 4 ............................................................................. 92
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .................................................................................................. 94
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .................................................................................. 98
ПРИЛОЖЕНИЕ А ............................................................................................ 122
