我們星球的極地地區(qū)正在經(jīng)歷快速變化，包括冰/雪范圍的減少以及對極地環(huán)境的相應(yīng)影響（Barry和Hall-McKim，2018）。在太陽輻射的夏季定期加熱下，大面積冰雪堆積的行為是由于各種物理過程的相互作用而無法很好地理解的問題之一。
有許多關(guān)于純雪和污染雪的光譜特性以及含有氣泡和一些顆粒內(nèi)含物的光散射冰蓋的研究論文。然而，只有少數(shù)出版物專注于模擬積雪或冰蓋中的輻射和傳導熱組合。人們應(yīng)該記得Brandt和Warren（1993）早期研究的有趣發(fā)現(xiàn)，該研究涉及積雪中短波太陽輻射的相對深度穿透以及通過將熱紅外輻射發(fā)射到雪的最頂面上的空間的夜間輻射冷卻。“固態(tài)溫室”一詞被認為是這些有趣現(xiàn)象中的第一個。利斯頓和溫瑟（2005）也討論了熱量深入到積雪中的滲透。特別是，他們報告說，與南極洲沿海積雪覆蓋地區(qū)的表面相比，地下產(chǎn)生的融水大約是其七倍。
Dombrovsky等人（2019）和Dombrovsky和Kokhanovsky（2019，2020a，b，c）最近的論文的主要目標是為積雪和光散射冰蓋中的太陽輻射轉(zhuǎn)移和相關(guān)瞬態(tài)傳熱提供一個近似但完整且可靠的計算模型。這些論文中開發(fā)的物理模型，分析解決方案和計算程序非常通用，可用于解決與雪或冰的太陽能加熱相關(guān)的各種問題。這些期刊論文中報告的主要結(jié)果在Thermopedia關(guān)于極地地區(qū)冰雪的太陽能加熱的后續(xù)文章中進行了討論。
應(yīng)該指出的是，太陽輻射不僅加熱雪或冰，而且還負責其他重要的物理過程。換句話說，不僅吸收輻射的功率很重要，而且輻射的光譜組成也很重要，輻射在雪或冰中穿透到一定深度。特別是，微藻的生命周期，以及在積雪或冰蓋的表面層中形成氣泡，自然與穿透太陽輻射的光譜有關(guān)（Hill等人，2018）。
此外，一般來說，吸收輻射的光譜組成與雪或光散射冰的一種或另一種形態(tài)的形成之間存在物理反饋（Williamson等人，2020）。人們也不應(yīng)該忘記部分被雪反射的紫外線（UV）太陽輻射。紫外線輻射可能導致危險的疾病，如惡性黑色素瘤（Elwood和Jopson，1997;雷查德， 2020;Amaro-Ortiz，2014）。眼睛對紫外線輻射的損害也很敏感，這可能導致白內(nèi)障（Balasubramanian，2000;Ayala等人，2000年）。上述情況意味著光譜輻射傳輸是首先應(yīng)該解決的主要問題。在此之后，例如，人們可以專注于瞬態(tài)傳熱問題或光合作用的研究，或者例如冰層中氣泡形成和生長的過程。
選擇求解輻射傳遞方程（RTE）的方法基于兩個假設(shè)。首先，假設(shè)所謂的傳輸近似可用于單散射相位函數(shù)（Dombrovsky和Baillis，2010;Dombrovsky，2012）。在多重散射的情況下，傳輸近似足夠精確，這是雪和散射冰中輻射轉(zhuǎn)移的典型特征。
請注意，在有關(guān)輻射強度的角度依賴性的更復雜的問題中，使用兩步模型來求解RTE。在該解決方案的第一步中，采用Dombrovsky等人（2006）建議的雙通量法（在非折射主體介質(zhì)的情況下）或改進的雙通量近似（在折射宿主介質(zhì)的情況下）來確定傳輸RTE的右側(cè)。之后，使用光線追蹤過程解決RTE。這種組合方法通常足夠準確。它成功地用于解決各種輻射轉(zhuǎn)移問題（Dombrovsky，2019）。幸運的是，在組合解決方案的第二步中，沒有必要計算積雪和冰蓋的太陽加熱和融化。
引用
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