Введение
Глава 1. Анализ физических процессов, влияющих на преобразование влаги в атмосфере 13
1.1. Анализ данных наблюдений и взаимодействие процессов, способствующих образованию облачности и осадков 13
1.2 Метод расчета скорости конденсации с учетом притоков тепла. Динамическая, радиационная и турбулентная компоненты скорости конденсации 18
1.2.1.Вывод формул для компонент скорости конденсации 18
1.2.2 Сравнение динамической и радиационной компонент скорости конденсации 23
1.3 Исследование влияния турбулентного обмена на образование и эволюцию неконвективной облачности 31
1.4 Приближенный способ определения границ облачности 43
Выводы 54
Глава 2. Модель преобразования влаги и прогноз неконвективной облачности, водности и интегрального водосодержания 55
2.1. Основные уравнения и методы параметризации для прогноза облачности и осадков 55
2.2. Основные уравнения модели 61
2.3. Проблема начальных данных 65
2.4. Решение системы уравнений модели 70
2.5. Метод расчета вертикальной скорости и численные эксперименты 75
2.6. Метод параметризации количества облаков 86
2.7. Результаты численных экспериментов с моделью 89
2.7.1. Сравнение прогностических полей дефицита точки росы и облачности с фактическими данными 89
2.7.2 Пространственное распределение полей облачности и водности 96
2.8 Оценка качества расчета водности 100
2.9. Эксперимент по использованию данных радиометра SSM/I для тестирования интегрального вод осоде ржания, рассчитанного в модели преобразования влаги 102
Выводы 111
Глава 3. Метод параметризации микрофизических процессов в неконвективных облаках. метод прогноза осадков 113
3.1 Роль микрофизических свойств облаков в моделировании атмосферных процессов, особенности структуры облаков различного происхождения 113
3.2 Метод параметризации микрофизических процессов в неконвективных облаках 115
3.2.1 Механизмы образования микрофизических свойств неконвективных облаков 115
3.2.2 Влияние процесса коагуляции капель на средний радиус распределения 120
3.2.3. Параметризация фазового состава облаков 124
3.2.4. Влияние процесса Бержерона - Финдайзена на средний радиус распределения 127
3.3. Метод расчета количества неконвективных осадков и критической водности 135
3.4 Зависимость критической водности от микрофизических свойств облаков 143
3.5 Испарение капель облаков и осадков 148
3.6 Численные эксперименты по прогнозу осадков 154
3.6.1.Пространственное распределение осадков, роль параметра распределения 154
3.6.2. Влияние начальных данных по водности на результаты прогноза факта осадков на 36 часов 158
3.7. Результаты испытания метода прогноза неконвективных осадков на 36 часов 161
Выводы 166
Глава 4. Метод дельта эддингтона расчета потоков излучения в облачной атмосфере с учетом влияния микрофизических свойств облаков 169
4.1. Методы описания взаимодействия солнечного излучения с облаками и роль этого фактора в задаче моделирования атмосферных процессов 169
4.2. Метод расчета потоков солнечного излучения на основе двухпотокового приближения решения уравнения переноса 175
4.3. Методы описания процессов рассеяния и поглощения в безоблачной атмосфере и определение параметров уравнения переноса 180
4.4. Спектральное разрешение алгоритма и тестирование метода расчета потоков на данных полинейных расчетов в безоблачных условиях 190
4.5. Метод дельта-Эддингтона расчета потоков излучения в облачной атмосфере с учетом микрофизических свойств облаков 196
4.5.1. Метод расчета коэффициентов ослабления и поглощения облаками 196
4.5.2. Сравнение методов расчета коэффициентов ослабления и параметров уравнения переноса с точными решениями 202
4.5.3. Методы расчета фактора асимметрии облачной индикатрисы...205
4.6 Численные эксперименты по расчету радиационных характеристик облачной атмосферы на основе данных модели преобразования влаги 211
4.7 Зависимость радиационных характеристик атмосферы от методов расчета количества крупномасштабной облачности и ее вертикальной структуры 217
4.8 Сравнение различных методов расчета параметров уравнения переноса для облаков и их влияние на радиационные характеристики атмосферы 223
4.9 Исследование зависимости радиационных характеристик атмосферы и оптических свойств облаков от микрофизических параметров облачности .237
4.9.1 Зависимость радиационных характеристик атмосферы от коэффициента захвата в капельных облаках 237
4.9.2 Зависимость оптических свойств капельных облаков от их микрофизических свойств 234
4.9.3. Моделирование оптических свойств кристаллических облаков и их влияние на радиационный и термический режим атмосферы 247
4.10 Упрощенные методы расчета потоков излучения в облачной атмосфере и их применение в климатической модели Главной геофизической обсерватории (ГГО) 254
4.10.1 Алгоритм расчета потоков излучения в облачной атмосфере .254
4.10.2 Численные эксперименты по чувствительности потоков излучения к вариациям исходных данных 263
4.10.3 Применение радиационного алгоритма в модели климата ГГО 271
Выводы 274
Заключение 279
Литература 286
