Study of Surface Albedo Dependence on Daytime Sky Brightness
Abstract
This paper deals with the problem of analytical connection between cloudless daytime sky brightness and underlying surface albedo in the infrared spectrum range. The algorithm and the approximating equation are proposed. The sky brightness in the near infrared spectrum range of 1.02 microns is calculated in details with the radiative transfer equation solved by the modified Monte Carlo technique developed by the V.E. Zuev Institute of Atmospheric Optics (Russian Academy of Sciences, Siberian Branch). The contribution of primary multiple scattering and reflection of light from the underlying surface to the total sky brightness is evaluated, and dependence of those brightness components on elongation of aerosol scattering indicatrix, aerosol optical depth, underlying surface albedo, solar zenith angle, and scattering angle is studied. The optimal scattering angle range for maximum contribution of the light reflected from the underlying surface to downward radiation is evaluated. The conducted study of atmospheric parameters and their impact on total brightness allows to obtain a connection between partial atmospheric depth and albedo with a high accuracy.Downloads
Metrics
References
Покровский О.М., Махоткина Е.Л., Покровский И.О., Рябова Л.М. Тенденции межгодовых колебаний составляющих радиационного баланса и альбедо поверхности суши на территории России // Метеорология и гидрология. - 2004. - № 5.
Зыков Ю.Д., Мотенко Р.Г., Анисимова И.В., Журавлев И.И. Влияние нефтяного загрязнения на свойства мерзлых грунтов // Криосфера Земли. - 2005. - Т. IX, № 3.
Оценочный доклад об изменениях климата и их последствий на территории Российской Федерации. Т. 1. Изменение климата. - М., 2008.
Израэль Ю.А. О состоянии современного климата и предложения о деятельности в области противодействия изменению климата // Метеорология и гидрология. - 2008. - № 10.
Диагностический анализ состояния окружающей среды Арктической зоны Российской Федерации : расширенное резюме / отв. ред. Б.А. Моргунов. - М., 2011.
Кондратьев К.Я. Радиационные характеристики атмосферы и подстилающей поверхности. - М., 1969.
Павлов В.Е., Орлов С.С., Пашнев В.В. Яркость дневного неба как источник информации об альбедо подстилающей поверхности в ближней ИК области спектра // Оптика атмосферы и океана. Часть 1. - 2016. - Т. 29, № 1.
Чандрасекар С. Перенос лучистой энергии. - М., 1953.
Coulson K.L., Dave J.V., Sekera Z. Tables related to radiation emerging from a planetary atmosphere with Rayleigh scattering. University of California press. - Berklay-Los Angeles, 1960.
Лившиц Г.Ш. Рассеяние света в атмосфере. - Алма-Ата, 1968.
Фейгельсон Е.М., Малкевич М.С., Коган С.Я., Коронатова Т.Д., Глазова К.С., Кузнецова М.А. Расчет яркости света в атмосфере при анизотропном рассеянии // Труды Института физики атмосферы. Часть 1. - 1957.
Смеркалов В.А. Прикладная оптика атмосферы. - СПб., 1997.
Павлов В.Е., Рябинина Н.Г., Тейфель Я.А., Смирнов В.В. Прозрачность атмосферы, яркость дневного неба и отражательная способность подстилающей поверхности в ближайшей ультрафиолетовой области спектра // Поле рассеянного излучения в земной атмосфере. - Алма-Ата, 1974.
Иванов А.И., Каримова Л.М., Коровченко В.Н. Спектральные исследования поглощения солнечной радиации естественным аэрозолем // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. - 1980. - № 8.
Dubovik O., Smirnov A., Holben B.N., King M., Kaufman Y, Eck T., Slutsker I. Accuracy assessment of aerosol optical properties retrived from Aerosol Robotic Network (AERONET). Sun and sky radiance measurements // J. Geophys. Res. D. 2000. - Vol. 105, No. 8.
Антюфеев В.С., Назаралиев М.А. Обратные задачи атмосферной оптики. - Новосибирск, 1988.
Журавлева Т.Б. Моделирование переноса солнечного излучения в различных атмосферных условиях. Часть 1. Детерминированная атмосфера // Оптика атмосферы и океана. - 2008. - Т. 28, № 2.
Андреев С.Ю., Бедарева Т.В. Информационно-вычислительная система для исследования спектрально-угловых характеристик солнечной радиации // Оптика атмосферы и океана. - 2013. - Т. 26, № 5.
Izvestiya of Altai State University is a golden publisher, as we allow self-archiving, but most importantly we are fully transparent about your rights.
Authors may present and discuss their findings ahead of publication: at biological or scientific conferences, on preprint servers, in public databases, and in blogs, wikis, tweets, and other informal communication channels.
Izvestiya of Altai State University allows authors to deposit manuscripts (currently under review or those for intended submission to Izvestiya of Altai State University) in non-commercial, pre-print servers such as ArXiv.
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
- Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0) that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
- Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
- Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
