Введение
1. Предметная область и обзорная информация о направлении исследований . 15
1.1. Атмосфера Земли 15
1.1.1. Структура атмосферы Земли 15
1.1.2 Газовый состав атмосферы Земли 18
1.1.3. Углекислый газ и метан в атмосфере Земли 21
1.1.4. Аэрозоли в атмосфере Земли 24
1.1.5. Облачность 27
1.2. Проблема глобального потепления, экологии и физики атмосферы 30
1.2.1. Определение глобального потепления 30
1.2.2. Причины глобального потепления 32
1.2.3. Парниковый эффект 32
1.2.4. Проблемы экологии и физики атмосферы. 35
1.3. Исследования газового состава атмосферы Земли 40
1.3.1. Определение мониторинга 40
1.3.2. Методы и средства определения концентрации газов
1.4. Дистанционное зондирование. 43
1.5. Спутниковый мониторинг
1.5.1. Искусственные спутники Земли 44
1.5.2. Спутниковый мониторинг парниковых газов 47
1.5.3. Приборы спутникового мониторинга 50
Выводы 54
2. Моделирование спутникового сигнала GOSAT 56
2.1. Описание GOSAT 56
2.1.1. Спутник Ibuki 56
2.1.2. Описание приборов TANSO-FTS и TANSO-CAI 57
2.1.3. Данные GOSAT
2.2. Программные системы расчета переноса излучения 67
2.3. Метод решения прямой задачи расчета спутникового сигнала
2.3.1. Поглощение теплового излучения атмосферными газами 71
2.3.2. Модель прохождения солнечных лучей в атмосфере 73
2.3.3 Расчет отраженной солнечной радиации 76
2.4. Априорные данные для расчёта сигнала GOSAT 77
2.5. Программный комплекс расчёта спутникового сигнала GOSAT
2.5.1. Структура программы расчета спутникового сигнала 88
2.5.2. Объектная декомпозиция 90
2.6. Расчёт спутниковых сигналов 92
2.6.1. Типичное решение задачи 92
2.6.2. Распараллеливание задачи моделирования сигнала GOSAT
2.7. Тестирование расчёта спутникового сигнала GOSAT 102
2.8. Сравнение с программами аналогами 108
Выводы 108
3. Восстановление из спутниковых сигналов общего содержания CO2 111
3.1. Задача нахождения содержания CO2 111
3.1.1. Прямые и обратные задачи атмосферной оптики 111
3.1.2. Методы решения обратных задач атмосферной оптики 1 3.2. Метод эмпирических ортогональных функций 126
3.3. Метод решения обратной задачи восстановления общего содержания СО2 127
3.3.1 Применение метода ЭОФ к задаче восстановления общего содержания СО2 127
3 Программе восстановления содержания углекислого газа необходимо предоставить
матрицу сигналов спутника GOSAT и содержания углекислого для первичного нахождения коэффициентов. Параметры, необходимые для расчёта задаются в файле XML. После этого возможно определение содержание с помощью найденных коэффициентов. 128
3.3.2 Программный комплекс расчёта содержания углекислого газа 128
3.3.3 Распараллеливание задачи восстановления содержания методом ЭОФ
3.4. Подготовка данных и программного обеспечения для тестирования метода решения обратной задачи 132
3.5. Тестирование метода решения обратной задачи 138
3.6. Тестирование метода решения обратной задачи на смешанных данных 141
3.7. Сравнение результатов метода решения обратной задачи с данными L2 142
Выводы 143
Заключение 145
Список литературы 146
