Влияние оптических параметров атмосферы на характеристики солнечной радиации

ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ 8
Солнечная радиация 8
Взаимодействие излучения с атмосферой 12
Перенос солнечного излучения в атмосфере 14
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ РАСЧЕТА 17
Метод приближения однократного рассеяния 17
Выражение интенсивности излучения через функцию источников 17
Приближение однократного рассеяния - общий случай 18
Приближение однократного рассеяния на границах вертикально-однородной атмосферы 19
Учет отражения от поверхности 19
Область применимости приближения однократного рассеяния 22
Расчет характеристик солнечной радиации в атмосфере с применением
метода Эддингтона 22
Учет альбедо подстилающей поверхности 25
Расчет других радиационных характеристик 26
Расчет радиационных характеристик солнечной радиации в облачной
атмосфере с применением асимптотических формул теории переноса 27
Основные формулы 27
Случай слабого истинного поглощения солнечной радиации 29
Погрешности и область применимости асимптотических формул 31
Расчет потоков и притока солнечной радиации в атмосфере методом
Монте-Карло 32
Идея метода Монте-Карло 32
Моделирование свободного пробега фотона 34
Моделирование взаимодействия фотона с атмосферой 34
Моделирование взаимодействия фотона с поверхностью 35
Общая схема алгоритма ММК 36
Дополнительные возможности ММК 37
Модель атмосферы 37
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ 39
Отраженный поток радиации 39
Поток солнечной радиации, пропущенной атмосферой 43
Лучистый приток 48
ГЛАВА 4. ПРОСТЫЕ АППРОКСИМАЦИИ ДЛЯ РАСЧЕТА НЕКОТОРЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ 53
Зависимость радиационных характеристик от оптической толщины 53
Альбедо подстилающей поверхности 0 53
Альбедо подстилающей поверхности 0.9 56
Зависимость радиационных характеристик от альбедо однократного
рассеяния 58
Альбедо подстилающей поверхности 0 58
Альбедо подстилающей поверхности 0.9 59
Зависимость радиационных характеристик от индикатрисы рассеяния 60
Альбедо подстилающей поверхности 0
Альбедо подстилающей поверхности 0.9 61
Зависимость радиационных характеристик от альбедо подстилающей поверхности 62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 64
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 66


Купить

В данной работе внимание сосредоточено на некоторых особенностях влияния оптических моделей на поле радиации в атмосфере без учета излишних деталей. Исследования влияния оптической модели на характеристики радиации предпринимались многократно, но, однако, они не теряют актуальности ввиду многообразия оптической погоды в атмосфере и типа решаемых задач. Предыдущие рассмотрения использовали строгие и точные методы, но более трудоемкие в реализации, требующие сложных неоднородных оптических моделей атмосферы. Кроме того, сравнение различных методов для разных моделей атмосферы полезно для того, чтобы получить представление, для каких параметров атмосферы подходит тот или иной метод.
Целью настоящего исследования является изучение влияния оптических параметров атмосферы на трансформацию солнечной радиации.
Задачами дипломной работы является расчет характеристик солнечной радиации (отраженной, пропущенной, поглощенной, вклад многократного рассеяния, освещенность вертикальной поверхности).
Исследование зависимостей радиационных характеристик от ряда значений оптических параметров однородной атмосферы, альбедо подстилающей поверхности и зенитных углов Солнца позволило их линейно аппроксимировать. В результате предложены простые линейные аппроксимации зависимостей характеристик солнечной радиации от значений оптических параметров однородной атмосферы: (оптической толщины атмосферы т (ОТА), альбедо однократного рассеяния щ (АОР), параметра асимметрии индикатрисы рассеяния g (ПА)), альбедо подстилающей поверхности и зенитных углов Солнца.
Результаты работы, в частности, предложенные простые аппроксимации, позволяют простую и быструю оценку радиационных характеристик, полезную в технических задачах. Они могут найти свое 5
применение, при решении прямой задачи, например, при проектировании зданий, выборе типа солнечных батарей и т.д., в дистанционном зондировании атмосферы и подстилающей поверхности из космоса для восстановления их оптических параметров из измеренных значений отраженных потоков, учета многократности рассеяния света при лидарном зондировании атмосферы.
Результаты представлены в относительных единицах потока солнечной радиации на верхней границе атмосферы. Для получения значений радиационных характеристик, в абсолютных энергетических единицах представленные значения необходимо умножить на значение внеатмосферного солнечного потока и на косинус зенитного угла Солнца. В работе расчеты выполнялись с применением компьютерных программ, реализующих 4 метода теории переноса излучения, которые применимы при разных значениях оптических параметров атмосферы: Приближение однократного рассеяния, Метод Эддингтона, Метод Монте-Карло и Метод асимптотических формул .
В работе рассмотрены случаи слабого и сильного поглощения: были выбраны 3 значения вероятности выживания кванта 0.999, 0.9 и 0.75 и ряд значений оптической толщины.
Дипломный проект состоит из четырех разделов.
В Главе 1 введены основные понятия о солнечной радиации в атмосфере, рассмотрены основы взаимодействия радиации и атмосферы, определены используемые параметры атмосферы и рассчитываемые характеристики радиации и кратко представлены детали теории переноса излучения.
В Главе 2 изложены методы теории переноса, которые применяются для расчетов характеристик солнечной радиации, а также представлена оптическая модель атмосферы.
...
Купить