Наземные измерения атмосферного аэрозоля в основном осуществляются с помощью солнечных фотометров. Получаемые с помощью этих измерителей результаты позволяют изучать влияние аэрозоля на величину оптической радиации поступающей на поверхность Земли, создавать физико-химические модели атмосферы, осуществлять валидацию спутниковых данных и проводить атмосферную коррекцию этих данных. При проведении измерений прямой солнечной радиации на вход фотометра также поступает оптический сигнал типа “рассеяние вперед”. Если атмосфера достаточно сильно загрязнена аэрозолем и зенитный угол Солнца достаточно велик, то погрешность измерения оптической плотности аэрозоля может достичь значительной величины. С учетом вышеизложенных результатов известных экспериментальных исследований актуальным оказывается разработка методики оптимальных измерений аэрозоля в течение солнечных часов дня, когда зенитный угол Солнца изменяется в больших пределах. Статья посвящена вопросам оптимизации дневных солнечно-фотометрических измерений оптической плотности атмосферного аэрозоля. С одной стороны, увеличение AOD приводит к увеличению радиации типа “рассеяние вперед”. С другой стороны, с увеличением AOD происходит уменьшение прямой солнечной радиации, что в свою очередь, приводит к уменьшению радиации типа “рассеяние вперед”. Как результат, рассеянное вперед излучение имеет максимум от AOD, зависящий от длины волны на основе результатов известных экспериментальных исследований погрешности измерений AOD, возникающей из - за влияния рассеяния аэрозольными частицами солнечного излучения в направлении вперед сформулирована задача оптимизации серий таких измерений. В результате решения этой задачи получена функциональная зависимость отношения прямого и диффузного радиаций от косинуса зенитного угла, при которой среднее значение погрешности измерения AOD достигает минимальной величины. Дано математическое решение указанной задачи.
Ground-based measurements of atmospheric aerosol are mainly carried out using solar photometers. The results obtained with the help of these meters allow us to study the effect of aerosol on the amount of optical radiation entering the Earth’s surface, to create physical and chemical models of the atmosphere, to validate satellite data and to carry out atmospheric correction of these data. When measuring direct solar radiation, the photometer input also receives an optical signal of the “forward scattering” type. If the atmosphere is sufficiently polluted with aerosol and the zenith angle of the Sun is sufficiently large, the error in measuring the optical density of the aerosol can reach a significant value. Taking into account the above results of well-known experimental studies, it is relevant to develop a methodology for optimal aerosol measurements during the sunny hours of the day when the zenith angle of the Sun changes within large limits. The article is devoted to the optimization of daytime solar-photometric measurements of the optical density of atmospheric aerosol. On the one hand, an increase in AOD leads to an increase in forward scattering radiation and on the other hand, with an increase in AOD, there is a decrease in direct solar radiation, which in turn leads to a decrease in forward scattering radiation. As a result, the forward-scattered radiation has a maximum of AOD, which depends on the wavelength. Based on the results of known experimental studies of the measurement error of AOD, which occurs due to the influence of the scattering of solar radiation by aerosol particles in the forward direction, the problem of optimizing a series of such measurements is formulated. As a result of solving this problem, the functional dependence of the ratio of direct and diffuse radiation on the cosine of the zenith angle is obtained, at which the average value of the AOD measurement error reaches the minimum value. The mathematical solution of this problem is given.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.