Процессы преобразования влаги и переноса излучения в задачах прогноза погоды и изменения климата тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.29, доктор физико-математических наук Дмитриева, Лидия Романовна

• Дмитриева, Лидия Романовна
• доктор физико-математических наук
• 2004

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Дмитриева, Лидия Романовна

Введение.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ВЛАГИ В АТМОСФЕРЕ

1.1. Анализ данных наблюдений и взаимодействие процессов, способствующих образованию облачности и осадков.

1.2 Метод расчета скорости конденсации с учетом притоков тепла. Динамическая, радиационная и турбулентная компоненты скорости конденсации.

1.2.1.Вывод формул для компонент скорости конденсации.

1.2.2 Сравнение динамической и радиационной компонент скорости конденсации.

1.3 Исследование влияния турбулентного обмена на образование и эволюцию неконвективной облачности.

1.4 Приближенный способ определения границ облачности.

Выводы.

ГЛАВА 2. МОДЕЛЬ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВЛАГИ И ПРОГНОЗ НЕКОНВЕКТИВНОЙ ОБЛАЧНОСТИ, ВОДНОСТИ И ИНТЕГРАЛЬНОГО

ВОДОСОДЕРЖАНИЯ

2.1. Основные уравнения и методы параметризации для прогноза облачности и осадков.

2.2. Основные уравнения модели.

2.3. Проблема начальных данных.

2.4. Решение системы уравнений модели.

2.5. Метод расчета вертикальной скорости и численные эксперименты.

2.6. Метод параметризации количества облаков.

2.7. Результаты численных экспериментов с моделью.

2.7.1. Сравнение прогностических полей дефицита точки росы и облачности с фактическими данными.

2.7.2 Пространственное распределение полей облачности и k водности.

2.8 Оценка качества расчета водности.

2.9. Эксперимент по использованию данных радиометра SSM/I для тестирования интегрального водосодержания, рассчитанного в модели преобразования влаги.

Выводы.

ГЛАВА 3. МЕТОД ПАРАМЕТРИЗАЦИИ МИКРОФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В НЕКОНВЕКТИВНЫХ ОБЛАКАХ. МЕТОД ПРОГНОЗА

ОСАДКОВ.

3.1 Роль микрофизических свойств облаков в моделировании атмосферных процессов, особенности структуры облаков различного происхождения.

3.2 Метод параметризации микрофизических процессов в неконвективных облаках.

3.2.1 Механизмы образования микрофизических свойств неконвективных облаков.

3.2.2 Влияние процесса коагуляции капель на средний радиус распределения.

3.2.3. Параметризация фазового состава облаков.

3.2.4. Влияние процесса Бержерона - Финдайзена на средний радиус распределения.

3.3. Метод расчета количества неконвективных осадков и критической водности.

3.4 Зависимость критической водности от микрофизических свойств облаков.

3.5 Испарение капель облаков и осадков.14S

3.6 Численные эксперименты по прогнозу осадков.

3.6.1.Пространственное распределение осадков, роль параметра распределения.

3.6.2. Влияние начальных данных по водности на результаты прогноза факта осадков на 36 часов.

3.7. Результаты испытания метода прогноза неконвективных осадков на 36 часов.

Выводы.

ГЛАВА 4. МЕТОД ДЕЛЬТА ЭДДИНГТОНА РАСЧЕТА ПОТОКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ В ОБЛАЧНОЙ АТМОСФЕРЕ С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ МИКРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОБЛАКОВ.

4.1. Методы описания взаимодействия солнечного излучения с облаками и роль этого фактора в задаче моделирования атмосферных процессов.

4.2. Метод расчета потоков солнечного излучения на основе двухпотокового приближения решения уравнения переноса.

4.3. Методы описания процессов рассеяния и поглощения в безоблачной атмосфере и определение параметров уравнения переноса.

4.4. Спектральное разрешение алгоритма и тестирование метода расчета потоков на данных полинейных расчетов в безоблачных условиях.

4.5. Метод дельта-Эддингтона расчета потоков излучения в облачной атмосфере с учетом микрофизических свойств облаков.

4.5.1. Метод расчета коэффициентов ослабления и поглощения облаками.

4.5.2. Сравнение методов расчета коэффициентов ослабления и параметров уравнения переноса с точными решениями.

4.5.3. Методы расчета фактора асимметрии облачной индикатрисы.

4.6 Численные эксперименты по расчету радиационных характеристик облачной атмосферы на основе данных модели преобразования влаги.

4.7 Зависимость радиационных характеристик атмосферы от методов расчета количества крупномасштабной облачности и ее вертикальной структуры.

4.8 Сравнение различных методов расчета параметров уравнения переноса для облаков и их влияние на радиационные характеристики атмосферы.

4.9 Исследование зависимости радиационных характеристик атмосферы и оптических свойств облаков от микрофизических параметров облачности

4.9.1 Зависимость радиационных характеристик атмосферы от коэффициента захвата в капельных облаках.

4.9.2 Зависимость оптических свойств капельных облаков от их микрофизических свойств

4.9.3. Моделирование оптических свойств кристаллических облаков и их влияние на радиационный и термический режим атмосферы

4.10 Упрощенные методы расчета потоков излучения в облачной атмосфере и их применение в климатической модели Главной геофизической обсерватории (ГГО ).

4.10.1 Алгоритм расчета потоков излучения в облачной атмосфере

4.10.2 Численные эксперименты по чувствительности потоков излучения к вариациям исходных данных.

4.10.3 Применение радиационного алгоритма в модели климата ГГО.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Процессы преобразования влаги и переноса излучения в задачах прогноза погоды и изменения климата»

Диссертация посвящена исследованию механизмов преобразования влаги и переноса излучения в атмосфере в целях создания методов параметризации этих процессов для практического использования методов в гидродинамических моделях прогноза погоды и изменения климата Земли.

Решение этих задач основано на интегрировании уравнений гидротермодинамики, представляющих собой вместе с граничными и начальными условиями модель атмосферы. Эволюция во времени метеорологических полей рассчитывается в модели, начиная от соответствующих начальных данных. Она определяется наличием в атмосфере и на подстилающей поверхности источников и стоков энергии и водяного пара, под воздействием которых формируются поля ветра, температуры и влажности.

Разработка методов расчета этих источников составляет задачу физики атмосферы в применении к проблемам моделирования атмосферных процессов.

Главным источником энергии для системы земля-атмосфера является энергия Солнца. Трансформация солнечной энергии в атмосфере и на подстилающей поверхности в зависимости от особенностей их радиационных свойств создает неоднородности температурного поля, которые, в конечном счете, влияют на циркуляцию атмосферы различного масштаба.

Особая роль водяного пара, сосредоточенного в нижней тропосфере, несмотря на его малое содержание в земной атмосфере по сравнению с другими газами, составляющими атмосферу, связана со значительным количеством энергии, выделяющейся при фазовых переходах, а также с его оптической активностью в разных участках солнечного и теплового спектра.

Таким образом, солнечная энергия и водяной пар являются важнейшими компонентами системы земля - атмосфера, определяющими погодные и климатические условия на Земле. Именно трансформация этих компонент рассмотрена в диссертации.

Тепловой и водный балансы атмосферы и подстилающей поверхности в значительной степени определяются количеством поступающей солнечной энергии и количеством облаков и выпавших осадков.

Поглощенная солнечная радиация является источником энергии в уравнении теплового баланса подстилающей поверхности, которая расходуется на излучение поверхности,турбулентный поток тепла в атмосферу, на испарение тепла с поверхности и на поток тепла в почву. В результате баланса энергии формируется температура поверхности и приземного слоя воздуха.

Вследствие преобразования влаги в атмосфере происходит выделение тепла конденсации, которое участвует в формировании запаса внутренней энергии атмосферы, переходящей в кинетическую энергию атмосферных движений. Формирующаяся при конденсации облачность регулирует количество солнечной энергии, достигающей земной поверхности.

Взаимодействие радиации и облачности реализует механизм обратных связей в моделях атмосферы путем влияния притоков тепла на динамику атмосферы и влияния динамики на образование облачности и притоки тепла.

Для описания всех этих физических процессов в моделях необходима определенная информация в области интегрирования моделей. Получение этой информации в рамках моделей атмосферы ограничено возможностями моделей, которые определяются набором уравнений, описывающих эволюцию атмосферных параметров.

В этом смысле имеются различия между моделями разного временного и пространственного масштаба. Крупномасштабные модели имеют разрешение в пределах 1-5 градусов широтно-долготной сетки и до 30 и более уровней по вертикали. Интегрирование выполняется в пределах полушария или земного шара на сроки разной длительности. Ограниченность в числе уравнений и пространственном разрешении обусловлена колоссальным объемом перерабатываемой информации и ограниченными вычислительными возможностями, имеющимися в распоряжении специалистов. Те же ограничения относятся к методам описания физических процессов.

В связи с этим возникла проблема параметризации физических процессов, суть которой состоит в создании таких методов, которые опирались бы на ограниченную информацию, поступающую из моделей. Недостающие сведения, в виде характерных распределений, параметров и физических связей привлекаются из результатов натурных экспериментов или из результатов расчетов, содержащих детальное описание процессов. Соответствие методов параметризации реальной природе проверяется путем сравнения с данными наблюдений или с результатами более точного описания процессов.

Изложенная выше методология создания методов параметризации физических процессов в крупномасштабных гидродинамических моделях атмосферы использована в диссертации.

Осадки и облачность являются характеристиками погоды, на прогнозирование которых направлены усилия ученых, владеющими разными средствами исследования, численным моделированием, статистическими и синоптическими методами.

Понимание этой проблемы инициировало работы по международной программе GEWEX (Global Energy and Water Cycle Experiment) в рамках Всемирной климатической программы. В программе «GEWEX Cloud System Study» проведено сравнение моделей в отношении описания облачности и получены некоторые рекомендации. В частности, отмечена необходимость исследования облачных систем на холодных фронтах, улучшения параметризации орографических облаков и микрофизических процессов в облаках.

Аналогично, в связи с недостатком информации и сложностью задачи параметризации процесса переноса излучения в моделях атмосферы, предпринята международная программа ARM (Atmospheric Radiation Measurments), в рамках которой производятся измерения потоков излучения, параметров атмосферы и сравнение алгоритмов используемых в моделях атмосферы.

Таким образом, актуальность задач, которым посвящена диссертация, подтверждается интересом к этим проблемам, проявляемым учеными разных стран и ежедневной практикой прогнозов погоды.

Для достижения целей поставленных в диссертации выполнены следующие исследования:

1. анализ существующих данных самолетного зондирования и механизмов преобразования влаги в атмосфере, участвующих в образовании облачности и осадков, включая вертикальный перенос, процессы конденсации и сублимации водяного пара, выпадение и испарение осадков, и исследование взаимодействия процессов;

2. использование данных самолётного зондирования и их анализ для развития метода диагноза границ крупномасштабной облачности на основе вертикального распределения дефицита точки росы.

3. разработка гидродинамической модели преобразования влаги в атмосфере, содержащей уравнение переноса водности, включая численный алгоритм решения уравнений модели, метод задания начальных данных по водности в отсутствие данных регулярных измерений этой величины и описание источников и стоков влаги;

4. анализ и контроль согласованности пространственного распределения отдельных результатов моделирования и их характерных величин путем сравнения с данными из разных источников.

5. сравнение характерных значений интегрального водосодержания ,полученных в результате моделирования, с данными измерений спутникового радиометра SSM/I (NASA)

6. разработка метода подсеточной параметризации количества облаков и испытание метода прогноза количества общей облачности на данных наземных наблюдений;

7. создание метода параметризации микрофизических свойств неконвективных облаков разного фазового состава, с использованием рассчитанной водности, и дополнительных микрофизических гипотез;

8. создание метода прогноза неконвективных осадков, основанного на результатах модели преобразования влаги и микрофизическом алгоритме, включая разработку нового метода определения критического значения водности, являющегося порогом для начала выпадения осадков и проведение испытаний метода на территории России.

9. развитие и оценка метода расчёта потоков солнечного излучения в облачной атмосфере на основе решения уравнения переноса излучения в двухпотоковом приближении дельта-Эддингтона в многослойной атмосфере с учётом зависимости параметров уравнения переноса от микрофизических свойств облаков.

10. исследование зависимости альбедо и пропускания облаков от эффективных радиусов и водности, соответствующих различным географическим условиям;

11. совместная реализация модели преобразования влаги и алгоритма вычисления потоков солнечного излучения на реальных исходных данных и анализ влияния прогнозируемых количества облаков, водности, эффективных радиусов частиц облаков на распределение потоков и притоков излучения.

Разработка теоретических методов невозможна без подтверждения полученных результатов или закономерностей данными наблюдений в реальных условиях или специальными натурными экспериментами.

В диссертации использованы результаты анализа данных самолетного зондирования атмосферы, проводившегося длительное время в СССР, выполненного разными авторами, данные наблюдений регулярной сети синоптических станций и данные спутниковых наблюдений.

Для интегрирования уравнений модели преобразования влаги и расчета вертикальных скоростей необходимы поля температуры и горизонтальных компонент ветра. В настоящее время реализован автономный вариант с использованием в процессе интегрирования модели преобразования влаги данных прогнозов спектральной модели Гидрометцентра. России. В принципе, модель может быть включена в любую модель прогноза погоды, как взаимодействующая часть.

В первой главе диссертации выполнен анализ физических процессов, участвующих в формировании облачности и осадков. Теоретически получена зависимость дефицита точки росы, характеризующего близость атмосферы к состоянию насыщения, от профиля коэффициента турбулентного обмена. В частности показано, что убывание коэффициента турбулентного обмена с высотой способствует образованию облачности, а рост - ее рассеянию. Проведено сопоставление этих закономерностей с данными самолетных и радиозондовых наблюдений и получено подтверждение теоретических выводов.

Предложен метод определения границ облачности по вертикальному распределению дефицита точки росы, основанный на анализе данных самолетных и аэрологических наблюдений.

Во второй главе представлена модель преобразования влаги, состоящая из уравнений переноса дефицита точки росы, водности и уравнения неразрывности. Разработан численный алгоритм решения системы уравнений и предложен новый метод задания начальных данных водности. Проведен анализ результатов численных экспериментов, подтверждающий правильность физического содержания модели и численной реализации.

Представлен метод параметризации количества облаков и выполнены оценки общей облачности на данных синоптических наблюдений,- погрешность, рассчитанной средней по полушарию с учетом прогностического дефицита точки росы, облачности находится в пределах -2 баллов, с тенденцией к занижению. Установлено, что погрешность самого метода параметризации составляет 1 балл.

Представлен первый в нашей стране опыт сопоставления рассчитанных данных интегрального водосодержания с данными спутниковых измерений микроволновым радиометром SSM/I (NASA).

В третьей главе излагается разработанный метод описания микрофизических свойств облаков на основе рассчитанных полей водности и микрофизических гипотез. Микрофизическими характеристиками, которые определяются в алгоритме, являются средние радиусы частиц облаков разного фазового состава, параметр гамма-распределения частиц облаков по размерам. Эти характеристики изменяются в процессе интегрирования модели под влиянием коагуляции капель и процесса Бержерона-Финдайзена. На основе микрофизического алгоритма и крупномасштабной модели разработан метод расчета неконвективных осадков. Представлены результаты независимых испытаний метода, которые были одобрены Центральной методической комиссией Росгидромета.

Четвертая глава посвящена методу расчета потоков солнечной радиации в облачной атмосфере с помощью двухпотокового метода дельта- Эддингтона

Для расчетов использована информация о полях облачности и водности, а также о микрофизических характеристиках облаков, которые получены в результате интегрирования модели преобразования влаги. На основании этих данных, рассчитаны оптические характеристики облаков. Выполнены численные эксперименты, позволяющие оценить погрешности этих характеристик в определенном интервале изменения основных микрофизических параметров, радиусов, водности и др.

Проанализированы связи радиационных характеристик атмосферы и подстилающей поверхности с микрофизическими параметрами: коэффициентами захвата капель в облаке, радиусами частиц, водностью облаков, их фазовым состоянием и др. Проведено сравнение разработанного метода определения параметров уравнения переноса в облачной атмосфере с другими методами параметризации, основанными на теории Ми. Сравнение показало удовлетворительное согласие с. методом для капельных облаков и преимущество в смысле возможности более широкого применения.

Выполнены численные эксперименты для моделирования пространственного распределения оптических характеристик кристаллической облачности, которые оказались в пределах известных характерных величин.

В четвертой главе представлены результаты применения, разработанного автором диссертации, упрощенного радиационного алгоритма в ранней версии модели климата Главной геофизической обсерватории в Ленинграде для моделирования январской циркуляции.

Алгоритм был также использован для формирования радиационных аспектов в Советской частях международных и национальных натурных экспериментов (Пигап - климат, Разрезы , Полный радиационный эксперимент и

ДР-)

Каждая глава диссертации имеет самостоятельное значение и сопровождается выводами. В то же время диссертация представляет собой единое целое, поскольку результаты всех глав связаны общей концепцией. Во второй главе используются результаты из первой главы, а в третьей и четвертой главах диссертации участвуют результаты предыдущих глав. Метод определения границ облачности, представленный в первой главе , имеет самостоятельное значение.

Физический анализ взаимодействия различных процессов и данные наблюдений подтверждают достоверность разработанных методов.

Заключение диссертации по теме «Физика атмосферы и гидросферы», Дмитриева, Лидия Романовна

Основные результаты работы получены в ходе исследований по темам НИР и ОКР Гидрометслужбы и Росгидромета (Закл. отчеты по темам: НИР, гос. регистрация: :№ 74042220, 1975г, отв исп.; №71056553 ,1975г.отв. исп.; №76051220,1977г.,отв. исп.; №78032308,1980г. отв. исп.; №01840053602,1984, исп.,№01860111518,1988,исп.;№01910030362,1993г.,исл.;№01990007484,1999

2000г,отв. исп.; № 01200Ю8130.2001г.,отв.исп.; тема1.1.2.2. плана НИР Росгидромета, 2002-2004,отв исп. планов фундаментальных и поисковых работ Государственного научного центра РФ- Гидрометцентра России и в ходе выполнения проектов РФФИ 96-05-065574, №01960005015, рук. проекта и государственных контрактов с Центром космических наблюдений Росавиакосмоса; №43/97,1997-1999, отв.исп., № 43/01-Д, 2001- по наст, время., отв. исп.

В диссертацию включены 39 работ с участием автора, из которых 4 выполнены диссертантом лично. В остальных работах диссертанту принадлежат самостоятельные разделы, либо он, как ответственный исполнитель, формулирует постановку задач, проводит анализ результатов. В ранних работах диссертант участвовал как исполнитель.

Часть результатов первой главы диссертации являются развитием работ, выполнявшихся под руководством М.Е. Швеца. В методе определения границ облаков реализована идея диссертанта. Работа выполнена совместно с Л.Ф. Колосковой.

Модель преобразования влаги создана в соавторстве с сотрудниками. Основные идеи и численные алгоритмы принадлежат лично диссертанту. В реализации алгоритмов принимали участие Е.Г. Еремеевская и И.В. Рузанова.

Метод параметризации микрофизических процессов в облаках разработан совместно с И.В. Акимовым. Идея принадлежит лично диссертанту, некоторые идеи в процессе создания метода параметризации микрофизических свойств облаков были предложены и реализованы И.В. Акимовым в ходе выполнения его диссертации под руководством автора настоящей диссертации. В 6-ти совместных публикациях Л.Р.Дмитриевой -Арраго и И.В. Акимовым диссертанту принадлежат основные идеи и совместный анализ результатов.

Оценки испытаний метода расчета осадков выполнены совместно с Г.К. Веселовой и И.В. Акимовым.

Описание модели преобразования влаги с учетом параметризации микрофизических процессов и обобщение результатов моделирования выполнены автором диссертации лично в двух публикациях в 2004г.

Идея разработки алгоритма расчета потоков солнечного излучения в облачной атмосфере и выбор применяемых методов принадлежат диссертанту. Анализ полученных результатов выполнены совместно с М.В. Шатуновой. В процессе работы над алгоритмами, при выполнении ее диссертации, М.В. Шатуновой предложены идеи реализации методов описания поглощения, проведены оценки точности расчета потоков, коэффициентов ослабления излучения и фактора асимметрии индикатрисы рассеяния , . Анализ результатов и выводы получены совместно.

В разработке алгоритма расчета потоков излучения, выполнявшихся для модели климата ГГО, основные идеи принадлежат диссертанту. Реализация и анализ результатов выполнены совместно с сотрудниками J1.B Самойловой и Г.В. Паршиной. В ранней версии модели климата ГГО, результаты которой опубликованы совместно с В.П. Мелешко, Б.Е.Шнееровым и М.Е. Швецом (1979,1980) диссертанту принадлежит самостоятельный раздел.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные результаты и их новизна

В работе получены следующие результаты:

1) новый метод определения границ неконвективной облачности по вертикальному распределению дефицита точки росы, построенному с использованием данных радиозондирования или самолетных измерений, и результаты испытаний метода на данных самолетного зондирования, подтверждающие возможность его практического использования; Точность метода определения границ в 60-70 % случаев составляет менее 500м.;

2) метод расчета скорости конденсации водяного пара с учетом притоков тепла; новые результаты сравнения величин динамической и радиационной компонент скорости конденсации, показавшие близкие значения этих величин, при наличии в атмосфере облаков; этот результат является обоснованием предложенной гипотезы самоподдержания существующей облачности в некоторых метеорологических условиях;

3) модель преобразования влаги, включающая уравнение переноса водности, дефицита точки росы и уравнение неразрывности, базирующаяся на прогностических полях температуры и горизонтальных скоростей ветра из крупномасштабной модели прогноза погоды. В настоящее время используются прогнозы спектральной модели Гидрометцентра России. В результате интегрирования модели преобразования влаги, рассчитываются поля дефицита точки росы и водности в атмосфере, на основе которых определяется пространственное распределение облачности и осадков; Включение уравнения переноса водности в систему уравнений модели расширяет продукцию модели и позволяет совершенствовать методы параметризации физических процессов.

4) предложен новый метод задания начального распределения водности для интегрирования уравнения переноса водности в отсутствие регулярных данных наблюдений этой характеристики. В результате численных экспериментов с разными вариантами начальных данных для использования предложен метод имеющий меньший период динамического согласования, учитывающий зависимость от количества облачности и показавший его преимущество при прогнозе осадков;

5) разработана технология сравнения результатов расчета величин интегрального водосодержания с данными измерений спутниковым радиометром SSM/I (NASA) и представлен первый опыт такого сравнения, включающий анализ синоптической ситуации;

6) новый метод параметризации микрофизических свойств неконвективных облаков, учитывающий фазовый состав облака и позволяющий рассчитывать пространственное распределение среднего радиуса частиц облаков и их эволюцию с учетом влияния процесса коагуляции на рост капель и процесса Бержерона- Финдайзена в смешанных облаках на укрупнение кристаллов. Метод позволяет рассчитать эволюцию параметра исходно-заданной функции распределения частиц облака по размерам. Рассчитываемое распределение средних радиусов частиц облака используется в методе прогноза осадков и в алгоритме расчета потоков солнечного излучения в облачной атмосфере;

7) новый метод прогноза неконвективных осадков, основанный на методе параметризации микрофизических свойств облаков и на новом методе расчета критической водности, регулирующей начало выпадения осадков , Метод прогноза прошел независимые испытания, рассмотрен и одобрен ЦМКП Росгидромета (1999г.). Критерий Пирси для оценки качества прогнозов осадков по факту, составляет 0,30-0,57. Метод находится на уровне методов рекомендованных ЦМКП к оперативному использованию;

8) новый метод расчета потоков солнечной радиации в облачной атмосфере, включающий метод описания механизма взаимодействия излучения с облаками в зависимости от их микрофизических характеристик; получены новые результаты моделирования оптических свойств облаков различного происхождения; континентального или морского, которые имеют значительные различия, континентальные облака имеют большее альбедо и меньшее пропускание чем морские. Эти результаты дают теоретическое объяснение данным наблюдений в реальных условиях, где обнаружены такие же различия;

9) Результаты моделирования оптических свойств облаков верхнего яруса, подтверждены характерными величинами, известными из наблюдений и расчетов других авторов.

10) создан новый комплекс алгоритмов, объединяющий в единую систему алгоритмы модели преобразования влаги, метода параметризации микрофизических процессов и метода расчета потоков солнечного излучения. В результате работы всего комплекса рассчитывается пространственное распределение облачности, неконвективных осадков, потоков и притоков солнечного излучения.

Практическая значимость работы

Практическая значимость определяется следующим:

1. Представленный в диссертации метод определения границ облачности по критическому значению дефицита точки росы, применяется в работах по авиационной метеорологии (Шакина, 2000);

Предложенный метод может быть применен на сети аэрологических станций для определения вертикальной структуры облачности, которая не наблюдается.

2. Разработанная модель преобразования влаги с учетом параметризации микрофизических процессов в неконвективных облаках может быть использована для взаимодействия с любой гидродинамической моделью атмосферы ,

3. Метод прогноза неконвекивных осадков, учитывающий микрофизические характеристики облаков, применяется в качестве модуля интерпретации выходной продукции глобальной спектральной модели прогноза погоды Гидрометцентра России. Проведено две серии оперативных испытаний для холодных периодов года. Результаты первого испытания, доложенные 31 марта 1999 г., были одобрены Центральной методической комиссии Рсгидромет,а и даны рекомендации к продолжению работы. В результате 2-го испытания (2004 г.) метода, в основе которого лежит метод одобренный в 1999г, ЦМКП Росгидромета рекомендовало внедрение метода прогноза осадков в сетевых прогностических организациях в качестве вспомогательного метода.

4. Проводятся эксперименты по внедрению, разработанного в диссертации метода расчета потоков солнечного излучения, в мезомасштабную модель прогноза погоды Гидрометцентра России.

5. Метод расчета потоков солнечного и длинноволнового излучения вошел, как самостоятельная часть в раннюю версию климатической модели Главной геофизической обсерватории (ГГО) в Ленинграде. Модель явилась этапом в развитии климатического моделирования в СССР.

6. Методы расчета потоков излучения, разработанные для модели климата ГГО, использованы при планировании радиационных аспектов (состав наблюдений, требуемая точность измерений) в международных и отечественных проектах натурных экспериментов: ПИГАП-климат,1977; Разрезы, 1980 (Кондратьев и др., 1980), КЭНЭКС-70 (Дмитриев-Арраго, Самойлова, 1972); КЭНЭКС-1973 (Дмитриева-Арраго и др., 1975); Полный радиационный эксперимент (ПРЭ, 1976) (Дмитриева-Арраго и др., 1976).

7. Многие разработки, предложенные в диссертации, могут быть использованы для развития физических модулей в моделях прогноза погоды и изменений климата, включая метод расчета осадков и алгоритм взаимодействия излучения с облаками.

Апробация работы

Результаты диссертационной работы изложены в публикациях, в журналах: «Известия АН СССР», серия «Физика атмосферы и океана», «Метеорология и гидрология»; в материалах международных и национальных конференций; в тематических сборниках; в изданиях ВИНИТИ; в Трудах Главной геофизической обсерватории; в ведомственных изданиях.

Основное содержание работы представлено на национальных и международных конференциях и семинарах: 6-ом межведомственным совещании по актинометрии и атмосферной оптике, Тарту, ЭССР, 1966; международном симпозиуме по радиации, Берген, Норвегия, 1968 г.; на 8-ом Всесоюзном совещании по оптике атмосферы и актинометрии, Томск, 1970г.; Совещании по методам долгосрочных прогнозов погоды, Москва, 22-24 марта, 1974г.; International conference on climate models, 3-4 April, Washington, 1978; 11-ом Всесоюзном совещании по актинометрии, Иркутск. 1984 г.; Международном совещании-семинаре "Аэрозоль, облачность, радиация в Арктике ", Санкт-Петербург, 1985; International radiation symposium, Tallin, 1992; Working group on Cloud - radiation interaction and their parameterization in Climate models, NOAA Science Center, 18-20 October, 1993, Научной конференции по результатам исследований в области гидрометеорологии и мониторингу загрязнения природной среды, Москва, 1996; Всероссийской научной конференции :"Современные методы подготовки специалистов и совершенствование систем и средств наземного обеспечения авиации", Воронеж, 1997; Всероссийской конференции по физике облаков и активном воздействии на метеорологические процессы, Нальчик, КБР, 1997; WCRP first international conference on reanalyses ,27-31 October,US A, 1997; Международном симпозиуме стран СНГ «Атмосферная радиация» (МСАР-99), Санкт-Петербург, июль 1999г.; конференции молодых ученных национальных гидрометслужб стран СНГ, Москва, декабрь, 1999г.; Международном симпозиуме по атмосферной радиации (IRS 2000) «Современные проблемы атмосферной радиации», Санкт-Петербург, июль, 2000г.; 26-ой Генеральной ассамблее Европейского геофизического общества, Ницца, Франция, март, 2001г.; 8-ом объединенном международном симпозиуме стран СНГ «Атмосферная радиация» (МСАР-02), Санкт-Петербург, июнь, 2002г.; Семинарах по радиационному теплообмену при Комиссии по радиации Межведомственного геофизического комитета при Президиуме РАН.; Международном симпозиуме стран СНГ «Атмосферная радиация», MCAR -2004, Санкт-Петербург, 2004; 8th International Conference on Precipitation (Quantifying uncertainties in Precipitation Measurements, Estimates, and Forecast), August 8-11, 2004, Vancouver, Canada;

Личный вклад автора

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Дмитриева, Лидия Романовна, 2004 год

1. Абрамович К.Г., Хргиаи А.Х., Исследование условий возникновения слоистообразной облачности нижнего яруса. Труды ЦАО, 1960, вып. 28. с.21 -34.

2. Абрамович К.Г., Некоторые особенности распределения метеоэлементов внихней части тропосферы в облачные и безоблачные дни. Труды ЦИП, 1964.вып136, с.3-11.

3. Абрамович К.Г., Об изменчивости высоты нижней границы облаков. Метеорология и гидрология, 1968, № 5 с. 30 41.

4. Абрамович К.Г. Условия образования и прогнозов низких облаков. Гидрометеоиздат, 1973, 122с

5. Авасте О.А. Приток тепла солнечной радиации в атмосфере и поток суммарной радиации на поверхности моря. В сб.:"Исследование радиационного режима атмосферы". Институт физики и астрономии АН ЭССР, Тарту, 1967, с. 1-15.

6. Акимов И.В. Моделирование процессов преобразования влаги в атмосфере в целях прогноза облачности и осадков. Диссертация. Москва, 1999, 175 с.

7. Аникин П.П., А.Г.Петрушин, Т.А.Тарасова Оптические характеристики перистых облаков. В сб. Радиационные свойства перистых облаков, М., Наука, 1989, с.53-65

8. Арраго JI.P. М.Е.Швец. К теории образования и эволюции неконвективной облачности. Труды ГГО, 1961,вып 121, с 53-58.

9. Арраго JI.P. К вопросу об эволюции облачности. Труды ГГО, вып 124, 1962, с. 88-95 .

10. Арст Х.Ю., Е.Д. Астахова, JI.P. Дмитриева. Сравнение функций пропускания озона в длинноволновой области спектра. Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана, 1983,21, с. 727-734.

11. Астахова Е.Д., Дмитриева-Арраго JI.P. Временная изменчивость радиационных и облачных характеристик в гидродинамических прогнозах погоды на средние сроки. Метеорология и гидрология, 1988, №7, с. 5-15.

12. Атлас теплового баланса земного шара. Под ред. М.И. Будыко. Д., Гидрометеоиздат, 1963, с.

13. Белинский В.А. Динамическая метеорология. ОГИЗ. Гос.изд.тех.-теор. литер.М. 1948, 703 с.

14. Беркович Л.В., Ткачева Ю.В. Неадиабатическая полушарная модель атмосферы для прогноза метеоэлементов на несколько суток. Труды Гидрометцентра СССР, 1982. вып 242,с.З-20.

15. Березин И.С., Жидков Н.П. Методы вычислений. Гос.изд. физ.-мат. литер., М., 1962,. 463 с.

16. Белоусов С.Л., Л.В.Беркович, Ю.С.Юсупов. Краткосрочный гидродинамический прогноз метеовеличин с использованием технологии автоматизированного рабочего места синоптика. Метеорология и гидрология, 1994, №11, с. 33-48

17. Борисенков Е.П., Т.А. Базлова, Л.К. Ефимова. Перистая облачность и ее влияние на атмосферные процессы.Л., Гидрометеоиздат, 1989, 120 с.

18. Боровиков A.M., Гайворонский И.И., Зак Е.Г., Костарев В.В., Мазин И.П., Минервин, Хргиан А.Х., Шметер С.М. Физика облаков. Под ред.Хргиана А.Х. Л.,Гидрометиздат, 1961, 459 с.20.ван де Хюлст, Г. Рассеяние света малыми частицами. М., 1961, 536с.

19. Веселова Г.К. Методика оценки успешности прогноза облачности.-Информационный сборник, Л.,Гидрометеоиздат, 1998, вып. 26,с. 89-94.

20. Веселова Г.К., Дмитриева-Арраго Л.Р., Акимов И.В. Гидродинамический метод расчета количества осадков, выпадающих из неконвективной облачности, и результаты его испытаний. Информационный сборник, СП-б., Гидрометеоиздат, 2000, вып. 27, с. 29-34.

21. Волковицкий О.А., Павлова JI.H., Петрушин А.Н. Оптические свойства кристаллических облаков. Л., Гидрометеоиздат, 1984,196 с.

22. Галин В .Я. Параметризация радиационных процессов в атмосферной модели ИВН РАН. Физика атмосферы и океана, МАИК «Наука», май-июнь 1998г., с. 380-389.

23. Гандин Л.С., Дубов А.С. Численные методы краткосрочного прогноза погоды. -Л., Гидрометеоиздат, 1968, 428 с.

24. Гоголева Е.И., Условия возникновения низкой облачности на Европейской территорией СССР и возможности ее прогноза. Л., Гидрометеоиздат, 1956, 88 с.

25. Гойса Н.И. Методика актинометрических измерений с самолета ИЛ-14. Труды УкрНИГМИ, 1966, вып.55, с. 20-25.

26. Горчакова И.А., Тарасова Т.А. Влияние перистых облаков на радиационный баланс верхней границы атмосферы, поверхности и приток к толще атмосферы. Радиационные свойства перистых облаков. Наука, 1989, с.214-217.

27. Гирдюк Г.В., Б.Н.Егоров, Т.В.Кириллова, Л.В.Несина. Влияние облачности на суммарную радиацию, поступающую на поверхность океана. Тр. ГГО, 1973, в.297, сс.109-117.

28. Гуди P.M. Атмосферная радиация. I. Основы теории. Мир, М., 1966, 522с.

29. Девятова В. А. Некоторые характеристики слоистообразных облаков. Метеорология и гидрология, № 8, 1973, с. 26-33.

30. Дмитриева-Арраго Л.Р. Расчет потоков и притоков длинноволновой радиации в облачных условиях. Труды ГГО, 1968, вып. 197, стр. 88-104.

31. Дмитриева-Арраго Л.Р., Колоскова Л.Ф., Орлова Л.С. Испытание графика Дж. Смагоринского для определения балла облачности. Гидрометеоиздат, Л. Труды ГГО, вып. 236., 1969, с.31-34.

32. Дмитриева-Арраго Л.Р., Колоскова Л.Ф. О приближенном способе определения границ облачности. Метеорология и гидрология, 1969, №6, с. 4752.

33. Дмитриева-Арраго J1.P., Кондратьев К.Я., Г.А. Никольский и JI.B. Самойлова. О схеме расчета потоков коротковолновой радиации в атмосфере. -"Метеорология и гидрология", 1970, №8, с. 16-22.

34. Дмитриева-Арраго JI.P., Самойлова, JI.B. К расчету поля коротковолновой радиации в схеме общей циркуляции атмосферы. Известия АН СССР.1972, Физика атмосферы и океана, 1970, т.6 №. 1, стр. 29-36.

35. Дмитриева-Арраго JI.P., Паршина Г.В., Самойлова JI.B. Расчет потоков коротковолновой радиации в облачных условиях. Труды ГГО, 1971, вып. 272, с.70-78.

36. Дмитриева-Арраго Л.Р., Л.В.Самойлова, Г.В.Паршина. Зависимость поля радиации от радиационных и метеорологических параметров атмосферы. Труды ГГО, 1973, 315,61-75.

37. Дмитриева-Арраго Л.Р., Горбунова Т.Н., Самойлова Л.В. К определению радиационной компоненты вертикальной скорости в атмосфере. Труды ГГО, вып. 367., 1976, с. 46-53.

38. Дмитриева-Арраго Л.Р., Самойлова Л.В. Нисходящий поток длинноволновой радиации на уровне 50 мб. Метеорология и гидрология, 1979, №8., с. 95-98.

39. Дмитриева-Арраго Л.Р. О точности расчета потоков длинноволновой радиации в гидродинамических моделях атмосферы. Труды, Гидрометеоиздат, 1985, вып 264, Гидрометеоиздат, с. 81-88.

40. Дмитриева-Арраго Л.Р., Скроцкая О.П. Численное моделирование слоистообразной облачности. Метеорология и гидрология, 1985, № 11, с. 5-16.

41. Дмитриева-Арраго Л.Р., Евстратов Н.А., Еремеевская Е.Г. Оценка скорости испарения капель. Современные проблемы физики аэродинамических систем., ВИНИТИ, 1990, №4125-В90, с. 73-83

42. Дмитриева-Арраго Л.Р., Акимов И.В. О критериях начала осадкообразования при расчете осадков из неконвективных облаков в моделях прогноза погоды. -Метеорология и гидрология, 1996, № 8, с. 5-16

43. Дмитриева-Арраго Л.Р., Акимов И.В. Метод расчета количества жидких неконвективных осадков на основе гидродинамического прогноза полейвлажности и водности с учетом параметризации микрофизики облаков. -Метеорология и гидрология, 1998, № 11, с. 44-58

44. Дубровина Л.С. Облака и осадки по данным самолетного зондирования. Гидрометеоиздат, Л., 1982, 216 с.

45. Дымников В.П. Об одной постановке задачи прогноза полей влажности в атмосфере. Изв. Ан СССР. "Физика атмосферы океана", 1971, т.7, № 12, с. ИНИН.

46. Дымников В.П., О параметризации балла неконвективной облачности в задаче фонового прогноза погоды. Тр. ЗСРНИГМИ, 1974, вып. 11, с. 62-68.

47. Евсеева М.Г., Э.Л.Подольская, Интегральная функция пропускания солнечной радиации в близкой инфракрасной области спектра. Труды ЛГМИ, 1970, с.245-253.

48. Журавлева В.А. Наземные измерения излучательной способности и некоторых других свойств перистых облаков. Радиационные свойства перистых облаков, М., Наука, 1989, с. 112-129.

49. Зайцева Н.А. Аэрология. Л., Гидрометеоиздат, 1990, 326 с.

50. Зельманович И.Л., Шифрин К.С. Таблицы по светорассеянию. T.IV. Рассеяние полидисперсными системами. Л., Гидрометеоиздат, 1971, 168 с.

51. Каргин Б.А., Краснокутская Л.Н., Фейгельсон Е.М. Отражение и поглощение лучистой энергии солнца облачными слоями. Изв. Ан СССР. "Физика атмосферы океана", 1972, т.8, №5, с. 505-517.

52. Кибель И.А. Введение в гидродинамические методы краткосрочного прогноза погоды. М. Гостехиздат, 1957, 375с.

53. Курбаткин Е.П, Астахова Е.Д., Дмитриева-Арраго JI.P. Радиационно-облачные характеристики модели среднесрочного прогноза погоды Гидрометцентра СССР. Метеорология и гидрология, 1990, №4, с. 5-11.

54. Комплексный энергетический эксперимент. (Материалы экспедиции КЭНЭКС-70). Под редакцией К.Я. Кондратьева и JI.P. Орленко. Труды ГГО, 1971, вып.276, с.280.

55. Кондратьев К.Я. Лучистый теплообмен в атмосфере. Л., Гидрометеоиздат,1956, 420 с.

56. Кондратьев К.Я., В.И.Биненко Влияние облачности на радиацию и климат. Гидрометеоиздат, Л., 1984, 240с.

57. Королев А.В., Мазин И.П, Макаров Ю.Е., Новиков B.C. О распределении капель по размерам в облаках слоистых форм. Сб. « Вопросы физики облаков», 1986, с.143-159.

58. Косарев А.Л., Мазин И.П., Невзоров А.Н., Шугаев В.Ф. Микроструктура перистых облаков. Сб. « Вопросы физики облаков», 1986, с. 160-186.

59. Косарев А.Л., И.П.Мазин. Эмпирическая модель физического строения облаков верхнего яруса умеренных широт. В сб. Радиационные свойства перистых облаков. П/р Е.М.Фейгельсон. Наука, М., 1989, 39-53

60. Кожарин B.C. Роль турбулентного обмена в формировании пространственной и внутренней структуры облаков слоистых форм. Метеорология и гидрология, 1957, №2, с. 3-9.

61. Краснокутская Л.Д., Е.М.Фейгельсон. Расчет потоков ИК солнечного излучения в облачной атмосфере. Изв. АН СССР, Физика атмосферы и океана, 1973, с. 1003-1013

62. Курбаткин Г.П., Дмитриева-Арраго Л.Р., Филатов С.А. О параметризации облачности в гидродинамических моделях крупномасштабных атмосферных движений. Метеорология и гидрология, 1988, № 5, с. 5-18

63. Левин Л.М. Исследование по физике грубодисперсных аэрозолей. Изд-во АН СССР, 1961,267 с.

64. Ленобль Ж. Перенос радиации в рассеивающих и поглощающих атмосферах: Стандартные методы расчета. Гидрометеоиздат. Л., 1990, 264с.

65. Литвинов И.В. Осадки из кристаллических облаков в центре Европейской территории СССР. Труды ИЭМ, 1970, вып. 10, с. 45 -52.

66. Мазин И.П., Скосырева В.Д. К вопросу о функции распределения облачных капель по размерам. Труды, ЦАО, 1961, вып. 35, с. 43-52.

67. Мазин И.П., Шметер С.М. Облака, строение и физика образования. Гидрометеоиздат, Л., 1983, 279 с.

68. Мазин И.П., Монахова Н.А., Шугаев В.Ф. Вертикальное распределение водности и оптических характеристик в континентальных облаках слоистых форм. Метеорология и гидрология, 1996, №9, с. 33-34.

69. Манабе С., Стриклер Р.Ф. Термическое равновесие в атмосфере с учетом конвекции. — В кн.: «Теория климата», Л.,Гидрометеоиздат, 1967, с. 61-104.

70. Марчук Г.И. Численные методы в прогнозе погоды. Л., Гидрометеоиздат, 1967,356 с.

71. Марчук Г.И., Дымников В.П., Залесный В.Б. Лыкосов В.Н., Галин В.Я. Математическое моделирование общей циркуляции атмосферы и океана. Л., Гидрометеоиздат, 1984, 320 с.

72. Марчук Г.И. Методы расщепления. М., Наука, 1988, 263 с.

73. Матвеев JI.T. Условия образования и эволюции облаков под влиянием вертикальных токов и турбулентного обмена. Изв. АН СССР, серия геофиз., 1961, №1, с.

74. Матвеев Л.Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. Гидрометеоиздат, Л., 1976, 639 с.

75. Матвеев Л.Т. Динамика облаков. Гидрометиздат, Л., 1981, 311 с.

76. Мелешко В.И., Швец М.Е. К вопросу о прогнозе дефицита влажности. Труды ГГО, 1960, вып. 114, с. 3-8.

77. Мелешко В.П. Численный прогноз дефицита точки росы. Труды ГГО, Гидрометеоиздат, Л., 1962, вып. 124, с. 96-105.

78. Мелешко В.П., Б.Е. Шнееров, Л.Р. Дмитриева-Арраго, М.Е. Швец. Гидродинамическая трехуровенная модель общей циркуляции атмосферы. // Метеорология и гидрология, 1979, 6, с. 21 -32.

79. Мелешко В.П., Б.Е. Шнееров, М.Е. Швец, Л.Р. Дмитриева-Арраго, Г.В. Паршина, Е.П. Юшина, Л.Н. Магазенков, С.В. Богаченко, Д.А. Шейнин. Гидродинамическая модель общей циркуляции атмосферы. // Труды ГГО, 1980 , вып. 410, с. 3-38.

80. Мейсон Б.Д. Физика облаков. Перевод с английского под ред. В.Г. Морачевского, Е.С. Селезневой. Гидрометиздат, Л., 1961, 542с.

81. Методические указания. Проведение производственных (оперативных) испытаний новых и усовершенствованных методов гидрометеорологических и гелиогеофизических прогнозов. РД 52.27.284-91. Л., Гидрометеоиздат, 1991, 150 с.

82. Мохов И.И., Галин В.Я., Дегтярев А.И. и др. Сравнение моделей общей циркуляции атмосферы: диагностика внутригодовой эволюции облачности.-Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана, 1994 ,т.30, с.527-542.

83. Наставление по службе прогнозов. Раздел 2. Служба метеорологических прогнозов, ч. Ill, IV, V. М. Л., Гидрометеоиздат, 1981, 56 с.

84. Невзоров А.Н, Шугаев В.Ф. О характеристиках и измерении локальной микроструктуры облаков. Труды, ЦАО, 1974, вып. 106, с. 17-26.

85. Неелова Л.О., Оценка влияния радиации и облачности на результаты гидродинамического моделирования атмосферных процессов. Диссертация, Л., 1989, 153 с.

86. Облака и облачная атмосфера. Справочник. Под ред. И.П. Мазина, А.Х. Хргиана. Гидрометеоиздат, Л., 1989, 647с.

87. Павлова Л.Н., А.Г.Петрушин. Оптические характеристики ледяных облаков. В сб. Радиация в облачной атмосфере, п/р Е.М,Фейгельсон, Л. Гидрометеоиздат, 1981, 56-58.

88. Полный радиационный эксперимент. Ред. Кондратьев К.Я., Тер-Маркарянц Н.Е., Гидрометеоиздат, 1976, 340с.

89. Подгурская В.Н., Половина И.П. Некоторые результаты исследования инверсионных слоев. Гидрометеоиздат, Москва, 1970, с. 64-71.

90. Прессман Д.Я. К определению давления насыщенного пара в капельно-кристалическом облаке в прогностических моделях. Метеорология и гидрология, 1996, №6, с.25-33.

91. Радиационные свойства перистых облаков. Под ред. д. ф.-м. наук Е.М. Фейгельсон. Наука, М., 1989, с. 224.

92. Решетов Г.Д. Облачность на больших высотах. Метеорология и гидрология, 1962, №4, с.39-43.

93. Рихтмайер Р.Д. Разностные методы решения краевых задач. Изд. ИЛ.,М., 1960, 262 с.

94. Роджерс P.P. Краткий курс физики облаков. Перевод п/р Мазина И.П. Л., Гидрометеоиздат, 1979,231 с.

95. Рублев А.Н., А.Н.Троценко, П.Ю.Романов. Использование данных спутникового радиометра AVHRR для определения оптических толщиноблачности. Изв. Академии наук, сер. Физика атмосферы и океана, 5, 1997, с.670 675

96. Седунов Ю.С. Физика образования жидкокапельной фазыа атмосфере.-Л. Гидрометеоиздат, 1972, 207 с.

97. Соболев В.В., Рассеяние света в атмосферах планет. Наука, М., 1972,336с.

98. Тарасова Т.А. Радиационные особенности ледяных облаков. В сб. Радиация в облачной атмосфере, п/р Е.М,Фейгельсон, Л. Гидрометеоиздат, 1981, с. 127 -130

99. Тверской П.Н. Курс метеорологии. Гидрометеоиздат, Л., 1951, 688с.

100. Ткаченко А.В., Юхименко Е.И. Оценка влияний вертикальных движений и турбулентного обмена на скорость изменения высоты слоистых облаков. Гидрометеоиздат, Москва, 1969, с. 16-27.

101. Ткаченко А.В. Некоторые особенности строения пограничного слоя атмосферы при слоистой облачности. Труды,УКРНИГМИ, 1974, вып. 130, с.50-60.

102. Фадеев Д.К., В.Н. Фадеева. Вычислительные методы линейной алгебры. ГИФМЛ, М., 1963, 734 с.

103. Физические основы климата и его изменений. Национальная программа СССР ПИГАП-климат. Советская Комиссия ПИГАП Междуведомственного геофизического комитетеа при Президиуме АН СССР, М, 1977,148 с.

104. Фейгельсон Е.М., Радиационные процессы в слоистообразных облаках. Изд. « Наука», 1964, 231 с.

105. Фейгельсон Е.М.,Лучистый теплообмен и облака. Гидрометеоиздат, Л., 1970, 230с.

106. Фомин Б.А., Исследование влияния молекулярного поглощения на лучистый теплообмен атмосферы и «эталонные» расчеты атмосферной радиации. Диссертация, М. 1997, 302с.

107. Хворостьянов В.И. К расчету коэффициентов рассеяния и поглощения коротковолновой радиации в облаках. Труды УкрНИИ, 1980, 64-85

108. Хргиан А.Х. Распределение удельной влажности над Москвой. Труды ЦАО, 1947, вып. 1, с. 25-40.

109. Хргиан А.Х. , Мазин И.П. О распределении капель по размерам в облаках. Труды ЦАО, 1952, вып. 7, с. 56-61

110. Хргиан А.Х.Физика атмосферы. Гос. изд. тех.-теор. лит. Москва, 1953, 456 с.

111. Чандрасекар С. Перенос лучистой энергии. ИЛ, М., 1953, 432 с.

112. Шакина Н.П., Скриптунова Е.Н., Иванова А.Р. Условия выпадения замерзающих осадков в некоторых аэропортах России и СНГ. 1. Аэропорты московского аэроузла. Метеорология и гидрология, 2003, №6, с.40-58.

113. Шатунова М.В. Метод расчета потоков солнечного излучения в атмосфере с учетом процесса взаимодействия радиации и облачности. Диссертация, М., 2002., 143с.

114. Швец М.Е. О конденсации водяного пара в атмосфере. Серия геофизическая. Известия академии наук СССР, 1955, № 6,с. 547-551.

115. Швец М.Е. К вопросу предвычисления поля относительной влажности. Труды ГГО, 1959, вып. 81, с.3-12.

116. Швец М.Е., Шнееров Б.Е., Дмитриева-Арраго Л.Р., Паршина Г.В. Влияние вариаций радиационных характеристик атмосферы и подстилающей поверхности на вертикальное распределение температуры в атмосфере. Труды ГГО,1973, вып. 315, с 5-12.

117. Швец М.Е., Шнееров Б.Е., Метод расчета вертикальных токов в атмосфере с учетом неадиабатических факторов. Труды ГГО, 1975., вып. 329, с.3-14.

118. Швец М.Е. Прогноз влажности и облачности. Неадиабатические модели численного прогноза погоды. В книге Гандин Л.С., Дубов А.С. «Численные методы краткосрочного прогноза погоды». Л., Гидрометеоиздат, 1968, гл. 7, с.223-269.

119. Шехтер В.Н. К вычислению лучистого потока тепла в атмосфере. Труды ГГО, 1950, вып. 22.

120. Шехтер В.Н.Спектральные и интегральные функции пропускания длинноволновой радиации. Труды ГГО, 1967, вып. 184, с. 88-104.

121. Шифрин К.С. О вычислении радиационных свойств облаков. Труды, 1955 , 533

122. Шифрин К.С., Авасте О.А. Потоки коротковолновой радиации в безоблачной атмосфере. В сб. «Исследования по физике атмосферы». Институт физики и астрономии АН ЭССР, Тарту, 1960, №2, с. 14-21.

123. Шифрин К.С., Пятовская Н.П. Поле коротковолновой радиации над типичными подстилающими поверхностями. Труды ГГО, 1964, вып. 166, с. 323.

124. Шифрин К.С., Минин И.Н. К теории негоризонтальной дальности видимости. Труды ГГО, 1957, вып. 68, с. 5-69.

125. Шметер С.М. Физика конвективных облаков. Гидрометеоиздат, JL, 1972, 231 с.

126. Шишкин Н.С. Облака, осадки и грозовое электричество. Л., Гидрометеоиздат, 1964, 411 с.

127. Шнайдман В.А., Фоскарино О.В. Моделирование пограничного слоя и макротурбулентного обмена в атмосфере по данным первого глобального эксперимента ПИГАП. Гидрометеоиздат, 1990, 159 с.

128. AMIP: Proceeding first international AMIP Scientific Conference (15-19 May 1995, Monterey, CA). WCRP-92, WMO. TD-No. 732. WMO, GENEVA.

129. Baker, M.B.,Variability in concentrations of cloud condensation nuclei in the marine cloud-topped boundary layer. Tellus, 1993, 45 B,p. 458-472

130. Bayers H.R. Elements of cloud physics. Univ. Chicago Press, 1965, 191 pp.

131. Community climate model. J.Geoph.Res., 1992, vol. 97, p.7603-7612

132. Chen, C. and W.R. Cotton The physics of the marine stratocumulus-capped mixed layer. J. Atmos. Sci.1987, v. 44, 2951-2977.

133. Chernykh I.V., Robert E. Eskidge. Determination of Cloud Amount and Level from Radiosonde Soundings. Journal of applied meteorology, 1996, pp. 1362-1369

134. Dmitrieva-Arrago L.R. , Akimov I.V.,. To the condensation rate calculation methods in the Hydrodynamical models of the atmosphere. Research activity report, №25, WMO TD-№792, 1997a, pp. 4.12-4.13

135. Dmitrieva-Arrago, L.R., Akimov I.V. Modeling of the cloud water content distribution and influence of its initial data on precipitation forecast. Proceedings ofthe First WCRP International Conference on Reanalyses, 1998a, USA, WCRP-104,458.461

136. Dmitrieva-Arrago, L.R., Akimov I.V. Radiation effects of large scale condensation. Research activities in the atmospheric and oceanic modeling, Ed. A. Staniforth , 19986, Rep. №27, p. 4.12-4.13 .

137. Dmitrieva-Arrago L.R., Shatunova M.V. The Approximate Method of the Cloud Boundaries Definition and Vertical Distribution Restoration. Research Activities in Atmospheric and Oceanic Modeling, Ed. H. Ritchie, 1999, rep. 28, WMO Td.- No. 942, 4.5-4.6.

138. Dmitrieva-Arrago, L.R., Akimov I.V. Evaluation of drop size distribution function in clouds at precipitation formation stage. Research activities in atmospheric and oceanic modeling, Ed. H.Ritchie, 2000, Rep.30, WMO TD. -No.987, pp. 4.9-4.10

139. Dmitrieva-Arrago L.R., Shatunova M.V. To the accuracy of solar radiation fluxes calculation. Research activities in atmospheric and oceanic modeling, Ed. H.Ritche, 2000, Rep.30, WMO TD. -No.987, pp. 4.11-4.12.

140. Dmitrieva-Arrago L.R., Shatunova M.V. Investigation of the dependence of solar radiation characteristics of the atmosphere on clouds and underlying surface properties. In SPIE Proceedings "Atmospheric and ocean optics. Atmospheric physics", 2001.

141. Dmitrieva-Arrago L.R., Anisimova E.V. On the cloud amount paramerization. Research activities in atmospheric and oceanic modeling, Ed. H.Ritchie, 2002, Rep.32, WMO TD.-No. 1105, pp. 4.7-4.8

142. Ebert, E.E., J.A.Curry. A parameterization of ice cloud optical properties for cloud models. J.Geophys.Res., 1992, 3831-3836

143. Eddington,A. The internal constitution of the stars. Cambridge, 1926, 407 p.

144. Edwards J.M., Slingo A. Studies with a flexible new radiation code. I: choosing a ' configuration for a large-scale model. Q J R Meteorol Soc, 1996, 122, 689-719

145. Feigelson E.M. An Overview of Cloud-Radiation Interaction studies in the U.S.S.R. Atmospheric Reseach, 1989, 23, p.243-257.

146. Fouquart Y. Radiative transfer in climate modeling1. NATO Advanced Study Institute on Physically-Based Modeling and Simulation of Climate and Climate Changes, Erice, Sicily, 11-23 May 1986, M.E. Schlesinger, Ed., 1987, 223-283.

147. Fowler L.D., D.A.Randall, S.A.Rutledge Liquid and ice cloud microphysics in the CSU general circulation model. Part I: Model description and simulated microphysical processes. J.Climate, 1996, 9, 3, pp. 489-529

148. Fomin B.A., Yu.V.Gershanov, Tables of the benchmark calculations of atmospheric fluxes for the ICRCCM test cases. Part II: Short-wave result. Preprint IAE-5981/2, Moscow, Russian Research Center "Kurchatov Institute", 1996, 1 Юр.

149. Fowle F.E. The transparency of aqueous vapor. Astrophys.J., v. 42,p.394-411.

150. Frazer J.R., BJ.McAvaney, L.Lemus, L.Rikus, The BMRC AGCM: Experiments with new diagnostic parameterisation of cloud optical properties. Workshop on Cloud

151. Microphysics Parameterizations in Global Atmospheric Circulation Models, Kananaskis, Alberta, Canada, 23-25 May 1995, WCRP-90, 1995, WMO/TD-No.713, 317-325

152. GARP publications series. Modelling for the first GARP global experiment. 1974, No 14.

153. Gates, W.L. AMIP: Atmospheric model intercomparison project// Bull. Am. Meteorol.Soc. 1992. Vol.73 .P. 1962-1970.

154. Ghan S.J., Easter R.C. Computationally efficient approximations to stratiform cloud microphysics parameterization. Mon.Wea.Rew., 1992, 120, pp. 1572-1582

155. Geleyn J.-F,. Parameterization of radiative transfer at ECMWF. Proceedings of the ECMWF 1977 seminar on the parameterization of the physical processes in the free atmosphere, 1977, pp. 273-345

156. Geleyn, J.F., H.Hollingsworth, An economical analitic method for the computation of the interaction between scattering and line absorption of radiation. Contrib.Atm.Phys., 1979, 1-16

157. Gerber, H., Tokano Y. Garrett T.G., Hobbs G.P. Measurement of the asymmetry parameter of cloud particles. Proceedings of 13th International Conference on Clouds and Precipitation, 2000, vol. 1, pp. 212-215.

158. GEWEX NEWS,WCRP, 1998, vol. 8, No 1

159. Gorchakova I.A., I.I.Mohov, T.A.Tarasova, B.A.Fomin, Effect of clouds on radiative transfer in the atmosphere from the data of the 1999 winter Zvenigirod experiment. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics, 2001,37, 1, sl34-sl41

160. Grell G.A., J.Durhia and D.R. Stauffer. A description of the fifth-generation Penn state/NCAR mesoscale model (MM5). NCAR Tech. Note NCAR/TN-398+ STR, 1994,138 pp.

161. Griffith K.T., Cox S.K., Knollenberg R. G. Infrared radiative properties of tropicalcirrus cloud inferred from spectral reflectance measurements. J.Atmos.Sci., 1980, 37, pp. 1077-1087.

162. Guosheng L., Curry J. Determination of characteristics features of cloud liquid water from satellite microwave measurements. J.Geophys.Res., 1993, 98, pp. 50695092

163. Heise E., Roeckner E. The performance of physically based cloud schemes in general circulation models. Beitr. Phys. Atmosph., 1993, 63, pp. 148-154

164. Heymsfield A. J. Precipitation development in stratiform ice clouds: f microphysical and dynamical study. J.Atmos.Sci., 1977, 34, pp. 367 381.

165. Heymsfield A. J.Kojikawa M. An improved approach to calculating terminal velocities of plate like crystals and groupel. - J.Atmos.Sci., 1987, 44, pp. 1088 -1099

166. Heymsfield A.J., Donner L.J. A scheme for parameterizing ice-cloud water content in general circulation models. J.Atmos.Sci., 1990, 47. pp. 1865 - 1877.

167. Hobbs, P.V. and A.L. Rangno. Ice partical concentrations in clouds. J.Atmos.Sci., 1985, 42. pp. 2523-2549.

168. Hollinger, J.P. DMSP special sensor microwave/imager calibration/validation. Final Report, vol.11 Naval Research Laboratory, Washington, DC,1991,106 pp.

169. Howard J.N., D.E.Burch, D.Williams, Infrared transmission of synthetic atmosphere. Parts I-V. J.Opt.Soc.Amer., 1956, 186-190, 237-241, 242-245, 334-338, 452-455

170. Hudson J. G. and S.S. Yum. Continental/maritime drizzle contrasts in stratus and cumuli. Proceedings of 13th International Conference on Clouds and Precipitation, 2000, vol. 1, pp. 71-74.

171. Huang X., Sundqvist H. Initialization of cloud water content and cloud cover for numerical prediction models. Mon.Wea.Rev., 1993, 121, pp. 2719-2726

172. Inn, E.C.Y., Y.Tanaka, Absorption coefficient of ozone in ultraviolet and visible regions. J.Opt.Soc.Amer., 1953, 870m

173. Infrared handbook, Ed. W.L.Wolfe, G.J.Zissis. The IRIA Centre, Enviromental Research Institute of Michigan 1978.

174. Jacob, C. The impact of the new cloud scheme on ECMWFs integrated forecasting system (IFS). Procidings of ECMWF/GEWEX workshop on modeling, Validation and Assimilation of clouds, ECMWF, Nov., 1994.

175. Jacob C., Morcrette J.J. Sensitivity of the ECMWF model to the treatment of the ice phase. Workshop on cloud microphysics parameterizations in global atmospheric circulation models, WCRP-90, 1995, WMO/TD - N 713, pp. 5 - 17

176. Joseph, J.H., W.J.Wiscombe, J.A.Weinman, The 8-Eddington approximation for radiative flux transfer. J.Atmos.Sci., 1979, 2452-2459

177. Kessler E. On the distribution and continuity of water substance in atmospheric circulation. Meteor.Monogr., 1969, 10, 84 pp.

178. Kiehl, Sensitivity of a GCM climate simulation to differences in continental versus maritime cloud drop size. J.Geophys.Res., 1994, Dll, 23107-23115

179. Klein S.A., Jacob C. Validation and sensitivities of frontal clouds simulated by the ECMWF model. Mon.Wea.Rew., 1999, 127, pp.2514-2531.

180. Khairoutdinov, M., Y. Kogan. A new cloud physics parameterization in a large-eddy simulation model of marine stratocumulus. Monthly weather review, 2000,v. 128, p.229-243.

181. Khairoutdinov M.F., D.A.Randall. A cloud resolving model as a cloud parameterization in the NCAR community climate system model. Preliminary results. Geophys.Re.Lett., 2001, 28, pp. 3617-3620

182. Khvorostyanov V. I. Mesoscale processes of cloud formation, cloud-radiation interaction and their modeling with explicit cloud microphysics. J.Atmos.Res., 1995, 39, pp. 1-67

183. Khvorostynov, V., K.Sassen, Cirrus cloud simulation using explicit microphysics and radiation. I. Model description. J.Atmos.Sci., 1998a, 1808-1821

184. Li Zhao-Xin, Treut H.L. Cloud radiation feedbacks in a general circulation model and their dependence on cloud modeling assumptions. Climate Dynamics, 1992, 7, pp. 133-139.

185. Liou K.-N., Gebhart K.L. Numerical experiments equilibrium temperature in cirrus cloudy atmospheres. J.Met. Soc. Japan. 1981, v. 60, № 1, p. 570-582.

186. Liou, K.N. and Wittman G.D. Parameterisation of the radiative propertries of clouds. J. Atm. Sci., 1979,v.36, N 7, pp.1261-1273.

187. Lohmann, U., E.Roeckner Design and performance of a new cloud microphysics scheme developed for the ECHAM general circulation model. Climate Dynamics, 1996, 12, pp.557-572

188. Manabe S., Strickler R.F. Thermal equilibrium of the atmosphere with a convective adjustment. J. Atm. Sci., 1964, v.21,N4, pp.

189. Manton, M.J., and W.R. Cotton. Formulation of approximate ecuations for modeling moist deep convection on the mesoscale.Dept. of Atmospheric Science Paper 266, Colorado State University,Fort Collins, CO, 1977, 62pp.

190. Matveev L.T.: Cloud dynamics. D. Reidel Publishing Company. 1984, 340 pp.

191. Mocrette, J.-J., and Y.Fouquart, The overlapping of cloud layers in shortwave radiation parameterization. J. Atm. Sci., v.43, 1986, pp.321-328.

192. Modelling for the first GARP global experiment.GARP publication series, 1974,N 14.

193. Nayasaka Т., M.Kuji, M. Tanaka. Air truth validation of cloud albedo estimated from NOAA advanced very high resolution radiometer data. Journal of geophysical research, 1994, v.99, no. d9, 18, 685-18,693.

194. Newell R.E., Vinsent D.G.,Dopplick T.G.,Ferruzad and Kidson T.W. The energy balance of the global atmosphere. American Met. Soc., Boston, mas., 1969.

195. Newell R.E., Kidson T.W., Vinsent D.G. and Boer G. The general circulation of the tropical atmosphere and interactions with extratropical latitudes. 1972, Dept. Meteorol., vol.1, MIT.

196. Oort A.H. The observed annual cycle in the meridional transport of atmospheric energy. J. Atmos. Sci, 1971, 28

197. Oort A.H., Peixoto T.P. Theannual cycle of the energetics of the atmosphere on a planetary scale. J. Atmos. Sci, 1974, 79, N18.

198. Pirnach A.M., The construction and application of numerical models to the study of cloud dynamics and the structure of winter frontal rainbands. J.Atmos.Sci., 1998, 47-48, 355-376

199. Potter, J.F., 1970: The delta approximation in radiative transfer theory. J.Atmos.Sci., 27, 943-949

200. Pruppacher H.R., J.D.KIett Microphysics of clouds and precipitation. D.Reidel publishing company, London, England, 1978, 714 pp.

201. Randall D. The second GEWEX cloud system study science and implementation plan. IGPO publication series, 2000, № 34, pp. 11-14.

202. Raustein E., Sundqvist H. Katsaros K.B. Quantitative comparison between simulated cloudiness and clouds objectively derived from satellite data. Tellus, 1991, 43A, pp. 306-320.

203. Ramanathan, V., E.J.Pitcher, R.C.Malone, M.L.Blackman, The response of a spectral general circulation model to refinements in radiative process. J.Armos.Sci., 1983, v.40, N3, 605-630.

204. Ryan B. GEWEX cloud system study (GCSS). Working Group 3 (WG-3), Workshop, 10 12 July,1997. GEWEX NEWS, WCRP, 1998, v.8, N1, February.

205. Rockel В., Raschke E., Weyres B. A parameterization of broad band irradiative transfer properties of water , ice and mixed clouds// Beitr. Phys Atmosph. 1991. V.64. № l.P. 1-12.

206. Rodstayn L.D. A physically based scheme for treatment of stratiform clouds and precipitation in large scale models. Q.J.Roy.Met.Soc., 1997, 123, pp. 1227-1282

207. Ritter, В., J.F.Geleyn. A comprehensive radiation scheme for numerical weather prediction models with potential applications in climate simulations. Mon.Wea.Rev., 1992, 120, 303-325

208. Sassen K., Liou K.-N.,Kinne S., Griffin M. Highly supercooled cirrus cloud water: confarmation and climatic implication.- Science, 1985, v. 227 p.411-413.

209. Shlesinger M.E., Oh J.H., Rosenfeld O. A parameterization of the evaporation of rainfall. Mon.Wea.Rev., 1988, 116, pp. 1887- 1895

210. Slingo, A., H.M.Schreker. On the shortwave radiative properties of stratiform water clouds. Quart.J.Roy.Met.Soc., 1982, 108,407-426

211. Slingo, A. A GCM parameterization for the shortwave radiative properties of water clouds. J.Atmos.Sci., 1989,46, 1419-1427

212. Smagorinsky J. On the dynamical prediction of large scale condensation by numerical methods.- Monograph, 1960,vol. 5, American Geophysical Union,Physics of Precipitation, pp. 5-11.

213. Smagorinsky J, 1965: Prediction experiments with a general circulation model. Int. symposium on dynamics of large-scale processes in the atmosphere, Moscow, USSR, 49-53

214. Smith, R.N.B. A scheme for predicting layer clouds and their water content in a general circulation model. Q.J.R.Meteorol.Soc., 1990, 116, pp. 435-460

215. Soden, B.J., L.J.Donner. Evaluation of a GCM cirrus parameterization using satellite observations. J.Geophys.Res., 1994, 99, D7, 14401-14413

216. Stephens, G.L. Radiation profiles in extended water clouds. I. Theory. J.Atmos.Sci., 1978a, 35,2111-2122

217. Stephens, G.L. Radiation profiles in extended water clouds. II. Parameterization scheme. J.Atmos.Sci., 1978b, 35,2123-2132

218. Stephens G. Optical properties of eight water clouds types. Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization, Division of Atm. Physics, Technical Papes, 1979 N36, Australia.

219. Stephens G.I., Jacob С., Miller M. Atmospheric ice a major gap in understanding the effect of clouds on climate. - GEWEX Newsletters, 1998, 8(1), 20 pp.

220. Strobel, D.F., Parameterization of the atmospheric heating rate from 15 to 120 km due to 02 and O3 absorption of solar radiation. J.Geophys.Res., 1978, 83, С12, 62256230

221. Sundqvist H.A. Parameterization scheme for non-convective condensation including prediction of cloud water content. Quart J.Roy .Meteor.Soc., 1978, 104, pp. 677-690

222. Sundqvist H.A. Prediction of stratiform clouds: Results from 5-day forecast with a global model. Tellus, 1981, 33, pp.242-253

223. Sundqvist H.A., Berger E., Kristiansson J.E. Condensation and cloud parameterization studies with mesoscale numerical weather prediction model. -Mon.Wea.Rev., 1989, 117, pp. 1641-1657

224. Sundqvist H.A. Inclusion of ice phase of hydrometeors in cloud schemes in general circulation models. Beitr.Phys.Atmosph., 1993, 63, pp.137-147

225. Tarasova T.A., B.A.Fomin. Solar radiation absorption due to water vapor: advanced broadband parameterization. J.Appl. Met., 2000, 5-9.

226. Takano, Y.,K.-N. Liou. Solar radiative transfer in cirrus clouds. Part I. Single-scattering and optical properties of hexagonal ice crystals. J.Atmos.Sci., v. 46 p. 3-19.

227. Tiedke M., Gelein J.-F., Hollingsworth , and Louis J.-F. ECMWF Model Parameterization of Subgrid Scale Processes. Technical Report, 1979, №10, 32 p.

228. Tiedke M. Representation of clouds in large-scale models. Mon.Wea.Rev., 1993, 117, pp. 1779- 1800

229. Tompkins A.M. A prognostic parameterization for the subgrid-scale variability of water vapor and clouds in large-scale models and its use to diagnose cloud cover. -J.Atmos.Sci., 2002, 59, pp.l917-1942

230. Vigroux E. Contribution a Г etude experimental de labsorption de l'ozone. Annales dePhys., 1953, 8,709-715

231. Wang,J., and W.B. Rossow, Determination of cloud vertical structure from upper-air observation. J. Atm. Sci., 1995, v.34, pp.2243-2258.

232. Xu Kuan-Man and David A. Randall. Evaluation of Statistically Based Cloudiness Parameterizations Used in Climate Models. J.Atmos.Res., 1995, 39, pp. 3103-3119.

233. Xu Kuan-Man and David A. Randall A Semiempirical Cloudiness Parameterization for Use in Climate Models., J.Atmos.Res., 1996, 53, pp.3084-3102.

234. Zavadzki I., Ostiquy L., Laprise R. Retrieval of the microphysical properties in CASP storm by numerical integration of a kinematic model. Atmos. Ocean, 1993, 31, pp. 201-233

235. Zdunkowski, W.G., R.M.Welch, G.J.Korb. An investigation of the structure of typical two-stream methods for the calculation of solar fluxes and heating rates in clouds. Contib.Atmos.Phys., 1980, 147-166.