Описание программы prepare-scattering-matrices

Это cli приложение для запоска которого потребется python-3.9 и такие пакеты как numpy, pandas, click, py-libspheroid.

Все такеты кроме последнего являются стандартными и могут быть устновлены на компьютер командой pip install. Что касается последнего, он приложен к проекту и находится в каталоге py-libspheroid.

Для его работы пакет нужно установить. Для этого переходим в каталог py-libspheroid и выполняем команду python setup.py install. Приэтом на компьютере должен быть установлен компилятор gcc-fortran и gcc. Если сборка пройдет успешно, программа соберет динамическую библиотеку и установит ее в недра python.

Все, подготовительный этап завершен, можно начинать расчеты.

Что может программа

1. Читает файл AERONET level 1.5 и для каждого распределения делает расчет матрицы мюллера и сечений рассеяния, осдабления и поглощения в приближении сферического аэрозоля (флаг --spheres) или сфероидной смеси Дубовика (отсутствие флага --spheres). Результаты расчета сораняются в папку out.

2. Берет предварительно расчитанные файлы из папки out/ и объединяет их. Что зесь имеется ввиду. У аэронет результаты обработки содержат, ко всему прочему, долю сферического аэрозоля. Первая часть программы вычисляет матрицу для сфер и сфероидов в отдельности (сохраняет в папку out с разными префиксами и индексом номера строки измерения из файла aeronet), вторая часть - объединяет эти матрицы воедино и создает результирующий файл с префиксом total.

python3 prepare-matrices.py do-alljob [--skiprows=N] [--sphericity==M] AERONET_lev15.tot

N - целое число от 0 до 9

M - вещественное число от 1 до 99

--skiprows указывает сколько строк нужно пропустить до начала данных

--sphericity указывает верхнюю границу отсечки для сферичности. Те данные, у которых сферичность > sphericity обрабатываься не будут.

Что получаем на выходе

В результате выполнения программы мы получим файл с префиксом total, который содержит нашу матрицу рассеяния и коэффициенты рассеяния, экстинкции и ослабления для всего столба атмосферы, приведенные к единичной объемной концентрации. Технически эти коэффициенты - оптические толщи рассеяния, ослабления и поглощения, так как у AERONET нет разрешения по высоте. Для задач моделирования нам нужны именно геометрические сечения единичной частицы. Поэтому будем полагать что так и есть, но этот аэрозольный слой имеет протяженность 1 км.

Откуда брать входные данные

Для работы программы необходимо использовать данные AERONET Level 1.5. Единственное, нужно быть внимательными по длинам волн. Программа настроена на работу с данными на следующих длинах волн 0.4406 0.675, 0.870 и 1.020 мкм, но на некотроых станциях AERONET данные получаются на других длинах волн. Текущая версия программы пропускает их и не обрабатывает.