13.6.2 Sequential Steps of the Exercise Implementation . . . . . . . . 137
13.6.3 Requirements to the Report . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
14 Calculating Radiative Characteristics with the Single
Scattering Approximation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
14.1 Expressing the Radiative Intensity (Radiance) in Terms
of the Source Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
14.2 The Approximation of the Single Scattering – The General Case . . . . 140
14.3 The Single Scattering Approximation at Top and Base
of the Homogeneous Atmosphere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
14.4 The Surface Reflection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
14.5 The Single Scattering Approximation Algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
14.6 Practice 13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
14.6.1 Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
14.6.2 Applicability Ranges and the Input Optical Model . . . . . . . 144
14.6.3 Sequential Steps of the Exercise Implementation . . . . . . . . 145
14.6.4 Requirements to the Report . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
15 Analysis of the Reflection Anisotropy. Case Study:
The Numerical Simulation of Waving Water Surface . . . . . . . . . . . . . . . 147
15.1 Types of Reflection from Natural Surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
15.2 Statistical Simulation of the Waving Water Surface . . . . . . . . . . . . . 148
15.3 Laws of the Ideal Mirror Reflection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
15.4 Determining the Orientation of Elementary Plane . . . . . . . . . . . . . . . . 150
15.5 The Spectral Brightness Coefficient and the Albedo
of the Waving Surface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
15.6 Practice 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
15.6.1 Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
15.6.2 Sequential Steps of the Exercise Implementation . . . . . . . . 153
15.6.3 Requirements to the Report . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
16 Quantification and Analysis of the Spectral Composition
of Subsurface Solar Radiation Diffuse Reflectance in Cases
of Deep and Shallow Water Bodies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
16.1 Concise Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
16.2 Mechanisms of Interactions of Solar Light with Absorbing
and Scattering Aquatic Media . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
16.3 Practice 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
16.3.1 Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
16.3.2 Software and Set of Input Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
16.3.3 Sequential Steps of the Exercise Implementation . . . . . . . . 166
16.3.4 Requirements to the Report . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
Contents
ix
13.6.3 Requirements to the Report . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
14 Calculating Radiative Characteristics with the Single
Scattering Approximation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
14.1 Expressing the Radiative Intensity (Radiance) in Terms
of the Source Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
14.2 The Approximation of the Single Scattering – The General Case . . . . 140
14.3 The Single Scattering Approximation at Top and Base
of the Homogeneous Atmosphere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
14.4 The Surface Reflection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
14.5 The Single Scattering Approximation Algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
14.6 Practice 13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
14.6.1 Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
14.6.2 Applicability Ranges and the Input Optical Model . . . . . . . 144
14.6.3 Sequential Steps of the Exercise Implementation . . . . . . . . 145
14.6.4 Requirements to the Report . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
15 Analysis of the Reflection Anisotropy. Case Study:
The Numerical Simulation of Waving Water Surface . . . . . . . . . . . . . . . 147
15.1 Types of Reflection from Natural Surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
15.2 Statistical Simulation of the Waving Water Surface . . . . . . . . . . . . . 148
15.3 Laws of the Ideal Mirror Reflection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
15.4 Determining the Orientation of Elementary Plane . . . . . . . . . . . . . . . . 150
15.5 The Spectral Brightness Coefficient and the Albedo
of the Waving Surface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
15.6 Practice 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
15.6.1 Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
15.6.2 Sequential Steps of the Exercise Implementation . . . . . . . . 153
15.6.3 Requirements to the Report . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
16 Quantification and Analysis of the Spectral Composition
of Subsurface Solar Radiation Diffuse Reflectance in Cases
of Deep and Shallow Water Bodies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
16.1 Concise Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
16.2 Mechanisms of Interactions of Solar Light with Absorbing
and Scattering Aquatic Media . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
16.3 Practice 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
16.3.1 Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
16.3.2 Software and Set of Input Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
16.3.3 Sequential Steps of the Exercise Implementation . . . . . . . . 166
16.3.4 Requirements to the Report . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
Contents
ix