Труды КНЦ вып.9 (ГЕЛИОГЕОФИЗИКА вып. 5/2018(9))

по этой причине не могут использоваться в моделях общей циркуляции атмосферы в настоящее время и в обозримом будущем. Для решения указанной проблемы разработаны методы быстрого расчета поля излучения. Основная идея этих методов состоит в том, что реальная зависимость коэффициента молекулярного поглощения от частоты заменяется на модельную зависимость, более удобную для расчетов. При этом узкие спектральные каналы по определенному алгоритму объединяются в группы, каждая из которых заменяется на один широкий модельный канал. В результате несколько миллионов узких спектральных каналов заменяются на несколько десятков или несколько сотен модельных каналов, в каждом из которых численно решается уравнение переноса излучения. Процедуру построения указанных модельных каналов называют построением параметризации молекулярного поглощения. Для проверки точности построенной параметризации результаты расчета поля излучения в модельных каналах сравниваются с результатами эталонных расчетов. Отметим, что на высотах 0-70 км нужно учитывать изменение газового состава атмосферы с высотой. Ниже высоты 15 км вклад водяного пара в коэффициент молекулярного поглощения является существенным, а вклад озона мал. Выше высоты 20 км снижается роль водяного пара и возрастает вклад озона. Поэтому спектры поглощения на малых и больших высотах не коррелируют. Авторами предложен новый алгоритм построения параметризации молекулярного поглощения, который отличается от метода k-корреляции, учитывает изменение газового состава атмосферы с высотой, не требует проводить подгоночные расчеты для каждого модельного канала и относительно прост в программной реализации по сравнению с другими алгоритмами. Созданная авторами программа, реализующая этот алгоритм, позволяет менять число модельных каналов параметризации в широких пределах, а предложенная параметризация молекулярного поглощения в атмосфере Земли обладает хорошей точностью в диапазоне высот 0-76 км, как при отсутствии облачных слоев, так и при их наличии. В данной работе приведено описание используемых авторами алгоритмов для решения задачи моделирования собственного и солнечного излучений в нижней и средней атмосфере Земли, с использованием параметризации молекулярного поглощения. Решение этой задачи можно разделить на три подзадачи: 1 . Вычисление коэффициента молекулярного поглощения атмосферного газа и других оптических параметров для узких спектральных каналов. 2 . Группировка узких спектральных каналов в широкие модельные каналы и определение оптических параметров для этих модельных каналов. 3 . Численное решение уравнений переноса собственного и солнечного излучения в каждом модельном канале. Ниже приведено описание алгоритмов решения этих подзадач. Эти алгоритмы были разработаны авторами данной работы и реализованы на графических ускорителях фирмы NVIDIA с использованием технологии CUDA. 184