scholarly journals Concerning the Effect of Anisotropic Scattering and Finite Depth on the Distribution of Solar Radiation in Snow

1975 ◽  
Vol 14 (70) ◽  
pp. 107-124 ◽  
Author(s):  
Bruce R. Barkstrom ◽  
Charles W. Querfeld
Keyword(s):  
Solar Radiation ◽  
Optical Depth ◽  
Scattered Radiation ◽  
Reasonable Agreement ◽  
Finite Depth ◽  
Anisotropic Scattering ◽  
Isotropic Scattering ◽  
Forward Peak ◽  
Angular Reflectance ◽  
Reflectance Data

It is shown that anisotropic scattering with a strong forward peak can give reasonable agreement with angular reflectance data for snow. As a result of the forward peak, solar radiation penetrates deeper into the medium, when measured in terms of photon mean free paths, than it does for isotropic scattering. The radiation transmitted directly through finite slabs can be seen to an optical depth of seven, and decreases much more rapidly with optical depth than does the diffusely transmitted (scattered) radiation.

scholarly journals Concerning the Effect of Anisotropic Scattering and Finite Depth on the Distribution of Solar Radiation in Snow

1975 ◽  
Vol 14 (70) ◽  
pp. 107-124 ◽  
Author(s):  
Bruce R. Barkstrom ◽  
Charles W. Querfeld
Keyword(s):  
Solar Radiation ◽  
Optical Depth ◽  
Scattered Radiation ◽  
Reasonable Agreement ◽  
Finite Depth ◽  
Anisotropic Scattering ◽  
Isotropic Scattering ◽  
Forward Peak ◽  
Angular Reflectance ◽  
Reflectance Data

It is shown that anisotropic scattering with a strong forward peak can give reasonable agreement with angular reflectance data for snow. As a result of the forward peak, solar radiation penetrates deeper into the medium, when measured in terms of photon mean free paths, than it does for isotropic scattering. The radiation transmitted directly through finite slabs can be seen to an optical depth of seven, and decreases much more rapidly with optical depth than does the diffusely transmitted (scattered) radiation.

scholarly journals On the Computation of Apparent Direct Solar Radiation

2019 ◽  
Vol 76 (9) ◽  
pp. 2761-2780 ◽  
Author(s):  
Petri Räisänen ◽  
Anders V. Lindfors
Keyword(s):  
Monte Carlo ◽  
Solar Radiation ◽  
Optical Depth ◽  
Scattered Radiation ◽  
Fine Tuning ◽  
Direct Solar Radiation ◽  
Radiative Transfer Model ◽  
Transfer Model ◽  
Scaling Factors ◽  
Ice Clouds

Abstract Near-forward-scattered radiation coming from the vicinity of the sun’s direction impacts the interpretation of measurements of direct solar radiation by pyrheliometers and sun photometers, and it is also relevant for concentrating solar technology applications. Here, a Monte Carlo radiative transfer model is employed to study the apparent direct solar transmittance t(α), that is, the transmittance measured by an instrument that receives the radiation within a half-field-of-view (half-FOV) angle α from the center of the solar disk, for various ice cloud, water cloud, and aerosol cases. The contribution of scattered radiation to t(α) increases with increasing particle size, and it also depends strongly on ice crystal morphology. The Monte Carlo calculations are compared with a simple approach, in which t(α) is estimated through Beer’s law, using a scaled optical depth that excludes the part of the phase function corresponding to scattering angles smaller than α. Overall, this optical depth scaling approach works very well, although with some degradation of the performance for ice clouds for very small half-FOV angles (α < 0.5°–1°), and in optically thick cases. The errors can be reduced by fine-tuning the optical depth scaling factors based on the Monte Carlo results. Parameterizations are provided for computing the optical depth scaling factors for water clouds, ice clouds, aerosols, and for completeness, Rayleigh scattering to allow for a simple calculation of t(α). It is also shown that the optical depth scaling used in delta-two-stream approximations is inappropriate for simulating the direct solar radiation received by pyrheliometers.

scholarly journals An Algorithm for the Retrieval of Aerosol Optical Depth from Geostationary Satellite Data in Thailand

1970 ◽  
Vol 8 (3) ◽  
pp. 32-41
Author(s):  
Itsara Masiri ◽  
Serm Janjai ◽  
Treenuch Jantarach
Keyword(s):  
Solar Radiation ◽  
Aerosol Optical Depth ◽  
Optical Depth ◽  
Satellite Data ◽  
Reasonable Agreement ◽  
Surface Albedo ◽  
Computer Code ◽  
Geostationary Satellite ◽  
Digital Data ◽  
Main Input

An algorithm was developed to estimate aerosol optical depth (AOD) from geostationary satellite data. The 6S radiative transfer computer code was employed to generate a look-up table (LUT) which incorporates several combinations of satellite-derived variables including earthatmospheric reflectivity, atmospheric reflectivity and surface albedo. The parameterization of the satellite-derived atmospheric reflectivity accounted for the scattering of solar radiation by clouds, absorption of solar radiation by water vapour, ozone and gases and solar radiation depletion by aerosols. The digital data of the MTSAT-1R satellite were used as the main input of the algorithm. For the validation, the values of AOD derived from this algorithm were compared with those obtained from four sites of Aerosol Robotic Network (AERONET) in Thailand, and a reasonable agreement was found. DOI: http://dx.doi.org/10.3126/jie.v8i3.5929 JIE 2011; 8(3): 32-41

Actinometry at resorts

1938 ◽  
Vol 34 (2) ◽  
pp. 208-208
Author(s):  
N. I. Kalitin
Keyword(s):  
Water Vapor ◽  
Solar Radiation ◽  
Scattered Radiation ◽  
Radiant Energy ◽  
Influence Of Water

Biomedgiz. Leningrad branch. 1937 208 pp. Pr. 6 rubles. 50 kopecks. The content of the book is much wider than what the reader has a right to expect, judging by its title. The book concerns not only the measurement of radiant energy and touches on not only issues of interest to doctors working in resorts. The properties of solar radiation under various conditions, the influence of water vapor, ozone, dustiness of the atmosphere, the value of scattered radiation reflected from the sky and clouds, which is usually not paid enough attention, all these and many other issues are covered in detail in the book of prof. N.I. Kalitina largely on the basis of her own long-term research.

A New Solar Radiation Penetration Scheme for Use in Ocean Mixed Layer Studies: An Application to the Black Sea Using a Fine-Resolution Hybrid Coordinate Ocean Model (HYCOM)*

2005 ◽  
Vol 35 (1) ◽  
pp. 13-32 ◽  
Author(s):  
A. Birol Kara ◽  
Alan J. Wallcraft ◽  
Harley E. Hurlburt
Keyword(s):  
Solar Radiation ◽  
Optical Depth ◽  
Black Sea ◽  
Ocean Circulation ◽  
Mixed Layer ◽  
Ocean Model ◽  
The Black Sea ◽  
Atmospheric Forcing ◽  
Model Simulations ◽  
Hybrid Coordinate Ocean Model

Abstract A 1/25° × 1/25° cos(lat) (longitude × latitude) (≈3.2-km resolution) eddy-resolving Hybrid Coordinate Ocean Model (HYCOM) is introduced for the Black Sea and used to examine the effects of ocean turbidity on upper-ocean circulation features including sea surface height and mixed layer depth (MLD) on annual mean climatological time scales. The model is a primitive equation model with a K-profile parameterization (KPP) mixed layer submodel. It uses a hybrid vertical coordinate that combines the advantages of isopycnal, σ, and z-level coordinates in optimally simulating coastal and open-ocean circulation features. This model approach is applied to the Black Sea for the first time. HYCOM uses a newly developed time-varying solar penetration scheme that treats attenuation as a continuous quantity. This scheme includes two bands of solar radiation penetration, one that is needed in the top 10 m of the water column and another that penetrates to greater depths depending on the turbidity. Thus, it is suitable for any ocean general circulation model that has fine vertical resolution near the surface. With this scheme, the optical depth–dependent attenuation of subsurface heating in HYCOM is given by monthly mean fields for the attenuation of photosynthetically active radiation (kPAR) during 1997–2001. These satellite-based climatological kPAR fields are derived from Sea-Viewing Wide Field-of-View Sensor (SeaWiFS) data for the spectral diffuse attenuation coefficient at 490 nm (k490) and have been processed to have the smoothly varying and continuous coverage necessary for use in the Black Sea model applications. HYCOM simulations are driven by two sets of high-frequency climatological forcing, but no assimilation of ocean data is then used to demonstrate the importance of including spatial and temporal varying attenuation depths for the annual mean prediction of upper-ocean quantities in the Black Sea, which is very turbid (kPAR > 0.15 m−1, in general). Results are reported from three model simulations driven by each atmospheric forcing set using different values for the kPAR. A constant solar-attenuation optical depth of ≈17 m (clear water assumption), as opposed to using spatially and temporally varying attenuation depths, changes the surface circulation, especially in the eastern Black Sea. Unrealistic sub–mixed layer heating in the former results in weaker stratification at the base of the mixed layer and a deeper MLD than observed. As a result, the deep MLD off Sinop (at around 42.5°N, 35.5°E) weakens the surface currents regardless of the atmospheric forcing used in the model simulations. Using the SeaWiFS-based monthly turbidity climatology gives a shallower MLD with much stronger stratification at the base and much better agreement with observations. Because of the high Black Sea turbidity, the simulation with all solar radiation absorbed at the surface case gives results similar to the simulations using turbidity from SeaWiFS in the annual means, the aspect of the results investigated in this paper.

scholarly journals A Monte-Carlo Simulation of the Behaviour of Electron Swarms in Hydrogen Using an Anisotropic Scattering Model

1978 ◽  
Vol 31 (4) ◽  
pp. 299 ◽  
Author(s):  
HA Blevin ◽  
J Fletcher ◽  
SR Hunter
Keyword(s):  
Experimental Data ◽  
Monte Carlo Simulation ◽  
Monte Carlo ◽  
Electron Transport ◽  
Anisotropic Scattering ◽  
Isotropic Scattering ◽  
Transport Parameters ◽  
Simulation Code ◽  
Scattering Model ◽  
Good Agreement

Hunter (1977) found that a Monte-Carlo simulation of electron swarms in hydrogen, based on an isotropic scattering model, produced discrepancies between the predicted and measured electron transport parameters. The present paper shows that, with an anisotropic scattering model, good agreement is obtained between the predicted and experimental data. The simulation code is used here to calculate various parameters which are not directly measurable.

scholarly journals Characteristics of solar radiation at Xiaotang, in the northern marginal zone of the Taklimakan Desert

PeerJ ◽  
2021 ◽  
Vol 9 ◽  
pp. e12373
Author(s):  
Lili Jin ◽  
Sasa Zhou ◽  
Qing He ◽  
Alim Abbas
Keyword(s):  
Solar Radiation ◽  
Scattered Radiation ◽  
Weather Conditions ◽  
Taklimakan Desert ◽  
Observation Data ◽  
Total Radiation ◽  
Direct Radiation ◽  
Northern Margin ◽  
Monthly Total ◽  
Atmospheric Transmittance

The characteristics of solar radiation and the influence of sand and dust on solar radiation in the northern margin of Taklimakan Desert were analyzed using radiation observation data from 2018. The results showed that the annual total radiation, direct radiation, and scattered radiation at Xiaotang were 5,781.8, 2,337.9, and 3,323.8 MJ m−2, respectively. The maximum monthly total radiation, direct radiation, and scattered radiation were observed in July (679.8 MJ m−2), August (317.3 MJ m−2), and May (455.7 MJ m−2), respectively. The aerosol optical depth corresponded well with the scattered radiation, and the maximum value was in May. Further analysis showed a significant correlation between the total radiation and solar height angle under different weather conditions. Under the same solar height angle, total radiation was higher during clear days but lower on sandstorm days. Calculation of atmospheric transmittance showed that the average atmospheric transmittance on a clear day was 0.67; on sand-and-dust days, it was 0.46. When the atmospheric transmittance was 0.5, the increase in scattering radiation by aerosol in the air began to decrease. Probability analysis of radiation indicated the following probabilities of total radiation <500 W m−2 occurring on clear, floating-dust, blowing-sand, and sandstorm days: 67.1%, 76.3%, 76.1%, and 91.8%, respectively. Dust had the greatest influence on direct radiation; the probabilities of direct radiation <200 W m−2occurring on clear, floating-dust, blowing-sand, and sandstorm days were 44.5%, 93.5%, 91.3%, and 100%, respectively, whereas those of scattered radiation <600 W m−2were 100%, 99.1%, 98.1%, and 100%, respectively. Therefore, the presence of dust in the air will reduce scattered radiation.

scholarly journals Στατιστική διερεύνηση της διάδοσης της σκεδαζόμενης ισχύος και του λαμβανομένου σήματος σε χρονικά μεταβαλλόμενα ασύρματα κανάλια

2009 ◽  
Author(s):  
Πέτρος Καραδήμας
Keyword(s):  
Fading Channels ◽  
Three Dimensional ◽  
Local Area ◽  
Anisotropic Scattering ◽  
Isotropic Scattering ◽  
Shadow Fading ◽  
Selective Fading ◽  
Angle Of Arrival ◽  
Fixed Wireless ◽  
Mobile Fading Channels

Το αντικείμενο της παρούσης διατριβής είναι η μοντελοποίηση με χρήση στοχαστικών διαδικασιών, ασυρμάτων μη επιλεκτικών στη συχνότητα καναλιών με διαλείψεις (frequency non-selective fading channels). Η γνώση και μοντελοποίηση των χρονικών μεταβολών των ασυρμάτων καναλιών είναι αναγκαία για ένα πλήθος σύγχρονων εφαρμογών όπως μεταξύ άλλων η εκτίμηση της ταχύτητας κίνησης της φορητής συσκευής, μεταγωγή (handoff), δυναμική καταχώρηση συχνοτήτων και ο δυναμικός έλεγχος της ισχύος εκπομπής της φορητής μονάδας. Επίσης, βασιζόμενοι σε στοχαστικά μοντέλα, μπορούν να εκτιμηθούν διάφορα μεγέθη των καναλιών, όπως η μέση χρονική διάρκεια των ριπών σφαλμάτων (error bursts) και η απόδοση των χρησιμοποιουμένων πρωτοκόλλων επικοινωνίας. Στην παρούσα διατριβή μελετώνται μη επιλεκτικά στη συχνότητα κανάλια με διαλείψεις για κινητές συσκευές λήψης (mobile fading channels) και στατικά κανάλια με διαλείψεις (fixed wireless fading channels). Στην πρώτη περίπτωση διερευνάται το πρόβλημα του στατικού πομπού με κινούμενο δέκτη, ενώ στη δεύτερη περίπτωση διερευνάται το πρόβλημα όπου η κατάσταση τόσο του πομπού όσο και του δέκτη είναι στατική. Στα μη επιλεκτικά στη συχνότητα κανάλια των κινητών συσκευών, οι χρονικές μεταβολές συμβαίνουν λόγω της ταυτόχρονης άφιξης πολυοδευουσών συνιστωσών (multipath components) στον κινητό δέκτη. Οι συνιστώσες αυτές έχουν τυχαία φάση, συνεπώς προκαλούν στο λαμβανόμενο σήμα ταχείες αυξομειώσεις, λόγω του ότι μπορούν να υπερτίθενται με τυχαίο τρόπο. Με τη σειρά τους, οι πολυοδεύουσες συνιστώσες μπορούν να καταφθάνουν στον κινητό δέκτη διαδιδόμενες σε δυο ή τρεις διαστάσεις. Το τελευταίο εξαρτάται από το αν καταφθάνουν υπό κάποια γωνία ανύψωσης σε σχέση με το επίπεδο κίνησης του δέκτη . Οι χρονικές μεταβολές του λαμβανόμενου σήματος επηρεάζονται επίσης από το φαινόμενο της σκίασης (shadowing ή shadow fading), το οποίο έχει ως αποτέλεσμα η μέση τιμή αυτού να παίρνει τυχαίες τιμές σε κάθε τοπική περιοχή (local area). Η σκίαση είναι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης των πολυοδευουσών συνιστωσών με υψηλά κτήρια και εμπόδια, ώστε μέρος της ισχύος να μη φθάνει στον κινητό δέκτη. Στα στατικά μη επιλεκτικά στη συχνότητα κανάλια, οι τυχαίες φάσεις των πολυοδευουσών συνιστωσών και κατά συνέπεια οι χρονικές μεταβολές του λαμβανομένου σήματος είναι αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης αυτών των συνιστωσών με τα κινούμενα αντικείμενα / σκεδαστές του καναλιού. Η γνώση των βασικών στοχαστικών διαδικασιών που χρησιμοποιούνται για την μοντελοποίηση του λαμβανόμενου σήματος σε ασύρματα κανάλια κρίνεται απαραίτητη. Κατάλληλες τροποποιήσεις και επεξεργασία αυτών των διαδικασιών οδήγησαν στα περισσότερα εκ των αποτελεσμάτων της παρούσης διατριβής. Αυτές οι διαδικασίες είναι το εκτεταμένο μοντέλο Suzuki (extended Suzuki model) και το μοντέλο του Loo (Loo model). Η πρώτη διαδικασία προκύπτει από το πολλαπλασιασμό μιας διαδικασίας Rice και μιας κανονικής λογαριθμικής (lognormal) διαδικασίας (μοντέλο Rice-lognormal). Η δεύτερη διαδικασία προκύπτει ως το μέτρο της πρόσθεσης δυο διανυσμάτων, όπου το πλάτος του ενός ακολουθεί την κατανομή Rayleigh, ενώ το πλάτος του άλλου ακολουθεί την κατανομή lognormal. Οι διαδικασίες αυτές ανήκουν στην κατηγορία των σύνθετων στοχαστικών (composite stochastic), αφού μοντελοποιούν ταυτόχρονα την επίδραση της σκίασης και της πολυόδευσης σε μη επιλεκτικά στη συχνότητα κανάλια κινητών συσκευών λήψης. Όσο αφορά τα στατικά ασύρματα κανάλια, οι χρονικές μεταβολές τους καθορίζονται κάνοντας χρήση μιας κατάλληλης διαδικασίας Rice. Η δημιουργία ενός καινούργιου στοχαστικού μοντέλου για κανάλια κινητών συσκευών με διαλείψεις ήταν το ένα από τα αποτελέσματα της παρούσης διατριβής. Συγκεκριμένα, προέκυψε μια νέα σύνθετη στοχαστική διαδικασία, η οποία ανήκει στην κατηγορία των μοντέλων τύπου Suzuki και προκύπτει από τον πολλαπλασιασμό μιας διαδικασίας Weibull και μια κανονικής λογαριθμικής (lognormal) διαδικασίας (μοντέλο Weibull-lognormal). Το σύνθετο μοντέλο Weibull-lognormal παρουσιάζεται στην απλή του μορφή με δυσδιάστατη ισοτροπική σκέδαση (two dimensional-2D isotropic scattering) και σε μια τροποποιημένη εκδοχή με δυσδιάστατη ανισοτροπική σκέδαση (anisotropic scattering). Στη συνέχεια, η εισαγωγή τρισδιάστατης (three dimensional-3D) ανισοτροπικής σκέδασης στο εκτεταμένο μοντέλο Suzuki και στο μοντέλο του Loo επέτρεψε να καθοριστεί με ακρίβεια η επίδραση αυτής στις χρονικές μεταβολές μη επιλεκτικών στη συχνότητα καναλιών για κινητές συσκευές λήψης. Η τρισδιάστατη σκέδαση μοντελοποιήθηκε θεωρώντας κατάλληλες κατανομές των γωνιών άφιξης (angle of arrival-AOA) των πολυοδευουσών συνιστωσών, τόσο στο αζιμούθιο επίπεδο (azimuth plane) κίνησης του δέκτη, όσο και στο κάθετο επίπεδο ανύψωσης (elevation plane). Τέλος, μελετήθηκε το στατικό μη επιλεκτικό στη συχνότητα ασύρματο κανάλι. Πιο συγκεκριμένα, η κινητικότητα των σκεδαστών σε αυτά τα κανάλια μοντελοποιήθηκε κατάλληλα μέσω τριών κατανομών πιθανότητας για τις ταχύτητες των σκεδαστών. Στη συνέχεια, η κινητικότητα των σκεδαστών συνδέθηκε με αναλυτικό τρόπο με τις χρονικές μεταβολές αυτών των καναλιών.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document