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Diskretisierung

Nach der Entkopplung von azimutaler und zenitaler Winkelabhängigkeit sind verschiedene Maßnahmen zu ergreifen, um die Diskretisierung relevanter Größen in Hinblick der Implementierung des Modells als numerischer Algorithmus zu ermöglichen. Finite Differenzen: Ein wichtiger Schritt hinsichtlich der Lösung der STG mittels finiter Differenzen ist die Diskretisierung der Höhenvariablen z. Hierbei wird die Ableitung des Strahlungsfeldes Im (siehe oben) für z=zi durch eine ,,endliche`` Differenz ersetzt:
ALT

Diskretisierung des Zenitwinkel: Ein weiterer erforderlicher Schritt ist die Diskretisierung des Zenitwinkels. Dieser Schritt ist insofern von Bedeutung, da er Konsequenzen für die Raumwinkelintegration innerhalb der STG haben kann. In gometran wird die GAUß-Quadratur benutzt. Sie verwendet die Nullstellen der LEGENDRE Polynome (Press et al., 1989). Die Berechnung der Raumwinkelintegrale erfolgt dann in folgender Form:
ALT
wk sind hierbei die Gewichte der Quadraturpunkte.
Symmetrische- und antisymmetrische Summe: Ein letzter Schritt ist die Einführung sogenannter symmetrischer- und antisymmetrischer Summen für die Strahlung. Sie stellen einen weiteren Aspekt in der Entkopplung der nach oben und nach untengehenden Strahlung ALT dar. Sie werden abwechselnd auf gerade und ungerade Höhenschichtindizes i angewendet. Die symmetrische Summe J gilt für gerade Höhenschichtindizes, während die antisymmetrische Summe H auf ungerade Höhenschichtindizes angewendet wird:
ALT

Das gesamte Strahlungsfeld, also die Radianz für jede Höhe zi, jeden Zenitwinkel ALT und jede azimutal-harmonische Komponente m wird schließlich durch die Lösung eines linearen Gleichungssystems gefunden.






Marco Vountas