авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Определение физических параметров атмосферы и океана методом вариационного усвоения данных спутниковых измерений

-- [ Страница 2 ] --

Для восстановления профилей температуры использовался спектральный интервал (650 – 770 см-1), в котором поглощение излучения происходит преимущественно углекислым газом, содержание которого в атмосфере предполагается постоянным и хорошо известным.

Для восстановления высотного профиля удельной влажности использовался спектральный интервал в полосе поглощения H2О 6,3мкм (1450-1650 см-1).

Для восстановления температуры поверхности океана выбирались каналы в микроокнах прозрачности 817-822 см-1.

В данной работе была проведена валидация радиационной модели путем сравнения с расчетами по модели Соколова А.А. (Соколов А.А., 2005) в спектральной области 650-900 см-1. Различия в расчетах уходящего излучения (в терминах радиационной температуры) с помощью обеих моделей не превосходили 0.14 К. Это различие, по-видимому, связано с тем, что в работе (Соколов А.А., 2005) не учтена зависимость молярного веса воздуха от влажности.

Для объединения измерительных каналов в данной работе было предложено использовать комбинированный подход, заключающийся в том, что для объединения каналы отбираются одной из методик выбора наиболее информативных каналов (DRM, SVD(DRM), Jacobian], Iterative). В данной работе для объединения использовались каналы, отбираемые итерационным (Iterative) методом, поскольку данная методика, в отличие от методик DRM, SVD(DRM) и Jacobian, учитывает взаимное влияние выбранных каналов друг на друга и дает наилучшую точность решения обратной задачи.

На рис. 1,2 приведены высотные зависимости погрешностей восстановления профилей температуры и влажности. Для более наглядной демонстрации различия методик по выбору информативных каналов на рис. 1а., 2а. приводятся высотные зависимости погрешностей восстановления атмосферных профилей температуры и удельной влажности для 23 отбираемых каналов (по числу уровней высотной сетки), поскольку как видно из рис. 1с., 2с. информативность (точность восстановления) быстро насыщается с ростом числа отбираемых наиболее полезных каналов.

Необходимо отметить, что в данной работе обратная задача решалась с использованием модельных данных, т.е. сначала рассчитывался по формулам (1)-(2) спектр уходящего излучения, затем моделировалась ошибка измерительного прибора и вектор измеряемых спутником величин представлялся в виде .

Рис. 1. а. – высотный ход среднеквадратичных ошибок восстановления профиля температуры (23 наиболее информативных канала); б. – естественная изменчивость профиля температуры; с. – зависимость точности восстановления профиля температуры от количества используемых измерительных каналов.

Рис. 2. а. – высотный ход среднеквадратичных ошибок восстановления профиля влажности (23 наиболее информативных канала); б. – естественная изменчивость профиля влажности; с. – зависимость точности восстановления профиля влажности от количества используемых измерительных каналов.

Результаты численных экспериментов сведены также в таблицу 1. В таблице приведены погрешности решения обратной задачи для линейного и нелинейного метода. Видно, что наилучшую точность обеспечивает вариационный метод в случае объединения каналов.

Таблица 1. Среднеквадратичные ошибки восстановления для различных методик оптимизации спутникового эксперимента (23 наиболее информативных канала).

Методика DRM SVD (DRM) Jacobian Iterative Объединение интервалов
Наилучшая линейная оценка Ошибка T0, K 0.41 0.41 0.41 0.41 0.41
Ошибка T(z), K 1.78 1.78 1.73 1.64 1.39
Ошибка q(z),г/кг 0.83 0.83 0.81 0.79 0.68
Вариаци-онный метод Ошибка T0, K 0.32 0.32 0.32 0.32 0.32
Ошибка T(z), K 1.62 1.62 1.59 1.52 1.30
Ошибка q(z),г/кг 0.82 0.82 0.78 0.74 0.64

Для восстановления скорости приводного ветра в данной работе предлагается использовать, в дополнение к надирным измерениям, измерения, проводимые под углами , отличными от нулевого, которые проводятся в направлении движения спутника. Для решения соответствующей обратной задачи использовался вариационный метод.

В таблице 2 приведены ошибки восстановления скорости приводного ветра для различных углов визирования.

Таблица 2. Ошибки восстановления скорости приводного ветра.

Угол визирования, Ошибка восстановления скорости приводного ветра, м/с.
35.00 1.9
40.00 1.6
50.00 1.2
60.00 0.6

Заметим, что естественная изменчивость скорости приводного ветра составляет 2.7 м/сек.

В заключении приведены основные результаты диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

  1. Предложена и реализована методика решения прямой задачи переноса ИК-излучения в системе “океан-атмосфера” с учетом вариаций излучательной способности взволнованной водной поверхности.
  2. Обоснован комбинированный метод решения нелинейной обратной задачи по восстановлению профилей температуры и влажности атмосферы, температуры водной поверхности и скорости приводного ветра, основанный на вариационном методе с использованием в качестве первого приближения решения линеаризованной задачи.
  3. Предложен и реализован оптимальный комбинированный метод выбора каналов (спектральных диапазонов) спутниковой измерительной системы в ИК-области спектра, основанный на процедуре объединения спектральных каналов в “псевдоканалы”. На основе численных экспериментов установлено, что максимальную точность восстановления профилей температуры и влажности атмосферы, по сравнению с другими методами оптимизации спутникового эксперимента, обеспечивает применение процедуры объединения каналов. Точность восстановления профиля температуры, по сравнению с восстановлением на тех же элементарных каналах без объединения (“полный эксперимент”, т.е. с использованием всех доступных каналов), выше на 24% (1.31К – “полный эксперимент”, 1.0К – методика объединения для “полного эксперимента”), а профиля влажности выше на 13% (0.63 г/кг – “полный эксперимент”, 0.54 г/кг – методика объединения для “полного эксперимента”).
  4. Проведены численные эксперименты по исследованию чувствительности решения обратной задачи к спектральному разрешению спутниковой измерительной аппаратуры. Показано, что для современных спутниковых систем с высоким спектральным разрешением методика объединения каналов позволяет значительно улучшить точность решения обратной задачи. Среднеквадратичная ошибка восстановления профиля температуры, методикой объединения для “полного эксперимента” по сравнению с “полным экспериментом” меньше на 38% для спектрального разрешения 0.1 см-1 (1.11К и 0.68К соответственно), для разрешения 0.25 см-1 меньше на 24% (1.31К и 1.0К соответственно), для разрешения 0.5 см-1 меньше на 16% (1.59К и 1.33К соответственно), для разрешения 1.0см-1 меньше на 5% (1.75К и 1.66К соответственно).
  5. Предложен метод определения скорости приводного ветра в ИК-области спектра, основанный на зависимости излучательной способности взволнованной поверхности от этого параметра при больших углах визирования.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих печатных работах (работы [2] и [4] опубликованы в рефирируемых журналах, рекомендованных ВАК для защиты кандидатских диссертаций):

1. Чавро А.И., Уваров Н.В. Определение вертикальных профилей температуры и скорости приводного ветра методом вариационного усвоения данных спутниковых измерений // Наукоемкие технологии. Москва. 2003. Т.4, № 6. С.35-40.

2. Чавро А.И., Уваров Н.В., Соколов А.А. Вариационные методы усвоения спутниковой информации с целью определения метеорологических параметров // География и природные ресурсы. Москва. 2004. С.58-64.

3. Уваров Н.В. Оптимизация спутникового эксперимента в ИК-области спектра с целью получения необходимой информации о состоянии атмосферы и подстилающей поверхности // Наукоемкие технологии. Москва. 2006. № 9. С.42-50.

4. Уваров Н.В. Методики выбора каналов для современных ИК-спектрометров // Вычислительные технологии. Томск. 2006. Т.11, Ч.1. С. 72-77.

Результаты исследований представлены также в виде докладов на международных и российских конференциях:

  1. Международный симпозиум стран СНГ “Атмосферная радиация” (МСАР-2002), 18-21 июня 2002 г., Санкт-Петербург. Название доклада: Чавро А.И., Уваров Н.В. “Определение метеорологических параметров системы “океан-атмосфера” вариационным методом по спутниковым измерениям в ИК-области спектра”.
  2. Международная конференция “Вычислительно-информационные технологии для наук об окружающей среде CITES-2003”, 8-11 сентября 2003 г., Томск. Название доклада: Чавро А.И., Уваров Н.В. “Определение физических параметров атмосферы и океана методом вариационного усвоения данных спутниковых измерений в ИК-диапазоне спектра”.
  3. Международная конференция “Вычислительно-информационные технологии для наук об окружающей среде CITES-2005”, 20-23 марта 2005 г., Новосибирск. Название доклада: Чавро А.И., Уваров Н.В. “Методика определения параметров атмосферы и поверхности океана вариационным методом по спутниковым измерениям в ИК-области спектра”.
  4. Международный симпозиум стран СНГ “Атмосферная радиация” (МСАР-2004), 22-25 июня 2004 г., Санкт-Петербург. Название доклада: Чавро А.И., Уваров Н.В., Соколов А.А. “Нелинейные методы решения обратных задач спутниковой метеорологии в ИК-области спектра”.
  5. Международная конференция “Вычислительно-информационные технологии для наук об окружающей среде ENVIROMIS-2006”, 8-11 сентября 2003 г., Томск. Название доклада: Чавро А.И., Уваров Н.В. “Определение физических параметров атмосферы и океана методом вариационного усвоения данных спутниковых измерений в ИК-диапазоне спектра”.

Отпечатано в ООО “Компания Спутник+”

ПД № 1-00007 от 25.09.2000 г.

Подписано в печать 13.04.07.

Тираж 100 экз. Усл. П.л. 1,23

Печать авторефератов (095) 730-47-74, 778-45-60



Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.