Н. Игнатьев. ИКИ РАН

1. Моделированиепереносаизлучения в атмосферахпланет и наблюдаемыхспектровнапримерепроектов Mars Express и Venus Express Н. Игнатьев. ИКИ РАН

2. Mars Express Спектрометры PFS, SPICAM, OMEGA Venus Express VIRTIS (-H, -M), SPICAV/SOIR, PFS

3. Спектр Марса

4. Спектр Венеры

5. Моделирование переноса излучения и измеряемых спектров • Газовое поглощение • Рассеяние излучения аэрозольными частицами • Решение уравнения переноса излучения Интенсивность излучения (спектр), интегральные потоки, производные интенсивности по параметрам атмосферы и т. д.

6. Газовое поглощение • Полинейная модель (Line-by-line) = • Отклонения от line-by-line • Интерференция состояний (line mixing)

7. Спектроскоспические базы данных • HITRAN(Rothman et al.) / GEISA • High-T CO2 (Pollack et al., 1993), HITEMP (High temperature HITRAN), CDSD (Carbon dioxide spectroscopic database, Ташкун и др.) • Прочие базы данных и источники Параметры линий , , квантовые числа

8. Алгоритмы расчета газового поглощения • Собственные • “Cтандартные”: FASCODE, LBLRTM • Эффективные (напр., с неравномерной сеткой) • Эффективные алгоритмы расчета фойгтовского контура (напр., Kuntz, 1997).

9. Перенос излучения

10. Перенос излучения • Без учета рассеяния • С учетом рассеяния • Приближенные (двухпотоковые) • Методы дискретных ординат и сферических гармоник (DISORT/ SHDOM) • Удвоение слоев, матричный оператор • Метод последовательных порядков рассеяния • Монте-Карло

11. Особенности для Марса и Венеры • Уширение линий в атмосфере СО2 • Марс: в остальном трудностей не представляет • Line cut-off 10 см-1, за исключением СО2 (особенно коротковолнового крыла полосы 4.3 мкм). • за исключением Q-ветвей полосы СО2 15 мкм • отклонения от ЛТР в 4.3 мкм • Точность спектроскопических данных • Венера: значительные трудности вследствие высокого давления

12. Спектр Марса (PFS/Mars Express) CO2 H2O CO

13. Спектр Венеры (Венера-15)

14. Спектр ночной стороны Венеры • Т до 750 К • P до 92 атм • Оптические пути до 500 км амага • Слабые полосы СО2 • Полосы, индуцированные давлением, интерференция линий • Поглощение в крыле

15. Спектр ночной стороны Венеры (VIRTIS-H) Marcq et al. (2008)

16. Теоретические методы • Ma & Tipping (90 е гг.) • Теория далекого крыла (Творогов и др.) • Интерференция состояний (Hartmann, Филиппов и др.) (Афанасенко, Родин)

17. Практический метод для моделирования спектров (Bezard, Marq et al., Haus, Kappel et al, Tsang, Irwin et al.) • Bezard et al., 2011

18. SPICAV & VIRTIS-M / Venus Express (Bezard et al., 2011, 2009)

19. VIRTIS-M (Haus et al., 2010)

20. Неопределенность континуального поглощения Tsang et al., 2008

21. Интерференция состояний (line-mixing) • В центрах полос (Tran et al., 2011), 51 амага

22. В крыльях полос

23. Быстрые методы моделирования переноса излучения и расчета спектров • Интерполяция коэффициентов поглощения • Загрубление сетки по волновому числу (напр., для PFS Haus & Titov, 1997) • Приближение Curtis-Godson – замена неоднородного пути однородным с эффективными T, p • (T,p) - интерполяция свернутых функций пропускания (Венера-15, PFS, VIRTIS: Zasova, Grassi) • Сингулярное разложение матрицы (Strow et al., 1998) • Spectral mapping (Meadows & Crisp, 1996) • Correlated-k distributions (Lacis & Oinas, 1991)

24. Восстановление Т-профиля в атмосфере Венеры (60-90 км) по полосе СО24,3 мкм по данным VIRTIS-M с интерполяцией ф-й пропускания Zasova et al., 2005

25. Восстановление Т-профиля в атмосфере Венеры (60-90 км) по полосе СО24,3 мкм по данным VIRTIS-M с интерполяцией ф-й пропускания (Grassi et al., 2008; сдвиг на 0.005 ед.)

26. Проблема: точный расчет с рассеянием возможен только с монохроматическими поглощениями Решения • Монте-Карло (для интегральных потоков) • Загрубление сетки, напр.1 см-1 • Spectral mapping (D. Crisp) • Метод k-распределения (KD k-distribution, CKD – correlated k-distribution)

27. Метод к-распределения (k-distribution)

28. Correlated-k distribution для Венеры (Tsang et al., 2008)