Томские ученые создают программу для изучения облаков
23.08.2019
Исследователи Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН (Томск) разрабатывают программу для расчета оптических характеристик атмосферных частиц, из которых состоят перистые облака.
Перистые облака находятся на высоте 7—10 километров от Земли. Это примерно треть облаков, покрывающих планету, поэтому они значительно влияют на климат: способствуют охлаждению или нагреву атмосферы, отражая солнечное излучение из космоса и тепло Земли.
«Перистые облака состоят из мелких кристаллических частиц, которые имеют разную форму и размеры, поэтому их сложнее изучать, чем жидко-капельные сферические облака. Из-за разнообразия форм кристаллические облака могут рассеивать солнечный свет в разных направлениях и нагревать одну часть поверхности Земли сильнее другой. Это вызывает различные атмосферные явления, природу которых необходимо изучать», — говорит сотрудник группы теории рассеяния оптических волн ИОА СО РАН Дмитрий Николаевич Тимофеев.
Цель разрабатываемого ПО — получить характеристики рассеяния света для частиц перистых облаков без дорогостоящего оборудования. Например, для лазерного зондирования атмосферы используются лидарные установки и станции, с помощью которых облучают пучком света реальные облака. В ненастную или морозную погоду проводить такие натурные исследования невозможно, а компьютеры могут работать непрерывно.
«Мы моделируем процесс рассеяния света программными методами, — объясняет Дмитрий Тимофеев. — Задаем частицу определенной формы и размера, прописываем координаты точек в трехмерном пространстве, “освещаем” частицу пучком света. Свет попадает на нее, делится на пучки, они отражаются, преломляются и выходят в разных направлениях. Из параметров этих пучков формируются наборы матриц рассеяния света, по ним можно восстановить характеристики облучаемой частицы».
Знания о перистых облаках нужны для изучения атмосферы, климата, парниковых и атмосферных эффектов, прогнозирования погоды, поэтому такими исследованиями занимаются в Японии, США и других странах. Работа томских ученых поддержана стипендией Президента РФ. Ее результатом станет база матриц рассеяния для перистых облаков, которую смогут использовать ученые со всего мира. Уже сейчас к базе данных ИОА СО РАН обращаются ученые из Германии, Греции, Японии, Китая.
«Моделируя процесс рассеяния света, мы можем проводить исследования в любое время, задавать частицы любой формы, а не только те, что присутствуют прямо сейчас в облаке. Мы можем интерпретировать данные, полученные методом лазерного зондирования: сравнить их с данными нашей базы и сказать, из каких частиц состояло конкретное облако», — пояснил Дмитрий Тимофеев.
Портал ИНО Томск
Источник: Наука в Сибири