Sviluppo di algoritmi d’inversione

EmpiriciNeural network Modelli numerici di trasferimento radiativo

Radiative transfer modeling

•Model type/purpose•Spectral range/integration•Angular integration•Polarization•Physical Processes/level of parametrization•Geometry•Input•Output•User friendly•Examples

Proprieta’ fisiche delle singole molecole e Aerosols (composizione)

(p,T)Proprieta’ ottiche delle singole molecole e Aerosols (λ,Ω)

Proprieta’ ottiche del volume (λ,Ω)

Equazione del trasporto radiativo (λ,Ω)Proprieta’ ottiche della superficie/boundaries (λ,Ω)

Soluzione (∫ ∫ …dλdΩ)

Proprieta’ fisiche delle singole molecole e Aerosols (composizione)

Proprieta’ ottiche delle singole molecole e Aerosols (λ,Ω)

Proprieta’ ottiche del volume (λ,Ω)

Equazione del trasporto radiativo (λ,Ω)

Soluzione (∫ ∫ …dλdΩ)

Processi radiativi d’interazione

Calcolo delle proprieta’ ottiche di volume:Spessore ottico, albedo di singolo scattering, proprieta’ angolari dello scattering (per es: g o matrice di diffusione) o T,R,A

Risoluzione numerica dell’eq. Del trasporto radiativo

Risoluzione numerica di eventuali integrazioni angolari e spettrali

(p,T)

La radiazione scatterata da un generico volume dipende dalla intensita’ e distribuzione angolare della radiazione incidente sul volume che pero’ dipende, atraverso lo scattering dei volumi vicini a sua volta dalla radiazione scatterata

Scattering MULTIPLO: METODI NUMERICI

• Ordini di scattering successivi

• Montecarlo

• Doubling or Adding

• Invariant imbedding

• Funzioni X e Y

• Discrete – Ordinate

• Armoniche sferiche

• Sviluppo in eigenfuction

• Pseudo-assorbimento

Doubling or adding method

Si definisce per la trasmissione diffusa e per la riflessione:

Un prodotto R1R2 implica:

OBSERVATION GEOMETRY (S, V, )

SURFACE ( (S, V, , ) ,zo)

CLOUDS (SSOP( ,z)*,( ,z))

AEROSOLS (SSOP( ,z)*,( ,z))

INSTRUMENT CHARACTERISTICS :

NOISE, FILTER RESPONSES, MULLER SIMULATED

INSTRUMENT

MODEL

RADIATIVE

TRANSFER

EQUATION SOLVER

ALTITUDE

INCLINATION

PERIOD

EQ. PASS. TIME

SCANNING

CHARACTERISTICS

ORBIT MODEL

SCANNING MODEL

EARTH SUBSATELLITE POSITION

INSTRUMENT SIMULATOR• GAS ABSORPTION FROM MAJOR AND MINOR GASES

• MULTIPLE SCATTERING

• POSSIBILITY TO INTRODUCE USER DEFINED DETAILED INPUT

• SPECTRAL RESOLUTION AND RANGE ADEGUATE

CLEAR SKY ATMOSPHERE THERMODYNAMIC PROFILE (T(z),p(z), gas(z))

INPUT UPWELLING

RADIANCES

SIMULATEDMEASURED

RADIANCES

(*) SSOP: Single Scattering Optical Properties

SSA

Legendre Polynomial coefficients

GAS EXTINCTION PROFILE (( ,z))

MOLECULAR SCATTERING PROFILE (SSOP( ,z),( ,z))

LBLCLEAR SKY ATMOSPHERE THERMODYNAMIC PROFILE (T(z),p(z), gas(z)) GAS EXTINCTION PROFILE (( ,z))

HITRAN 2000

TAPE 1

LNFL

RANGE

GAS MOLECULES

TAPE 3

GEOGRAPHYCAL POSITION (LAT,LON) TOPOGRAPHY MODEL

z(LAT,LON))SURFACE COMPOSITION

BRDF MODELREFRACTIVE INDEX DB

m(λ,surface) SURFACE ( (S, V, , ) ,zo)

?

SSOPM

MIEV0

CLEAR SKY ATMOSPHERE THERMODYNAMIC PROFILE (T(z),p(z), gas(z))

μPhysical model

AEROSOLS (SSOP( ,z)*,( ,z))

SD PROFILE (SD(z,aerosol))COMPOSITION PROFILE (SD(z,aerosol))

COMPOSITION

↓

REFRACTIVE INDEX

REFRACTIVE INDEX DB

m(λ,aerosol)

REFRACTIVE INDEX

m(λ,z,aerosol)

MIXTURE TYPE

Ext,Int

SHAPE

S(SD,z,aerosol)

CLOUDS (SSOP( ,z)*,( ,z))

SSOPM

MIEV0WATER CLOUDS (SSOP( ,z)*,( ,z))

SD PROFILE (SD(z,water))

REFRACTIVE INDEX

m(λ,z,water)

SHAPE

S(SD,z,water)

δ-M

Comments on RTM

• Completeness of the represented processes. (e.g. type of absorption band model, numerical solution of the multiple scattering)

• Assumptions (e.g. Lambertian surface representation)

• Internal database (e.g. angular representation of single scattering properties)

Alcuni siti d’interesse

www.colorado.edu/physics/phet/simulations/blackbody/blackbody.swf

omlc.ogi.edu/calc/mie_calc.htlmwww.crseo.ucsb.edu/esrg/sbdart/http://irina.eas.gatech.edu/rad-codes.htm• Sito che permette di fare simulazioni on-line arm.mrcsb.com/sbdart/• RTTOVhttp://www.metoffice.gov.uk/research/interproj/nwpsaf/rtm/

ESEMPI DI MOTIVAZIONI PER LA POSIZIONE DEI CANALI PER

ALCUNI STRUMENTI(MODIS e SEVIRI)

CLM: Cloud microphysical properties