ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Зондирование аэрозолей тропосферы из "Атмосферная оптика Т.8 " Нижний слой тропосферы называется слоем трения, или планетарным пограничным слоем (ППС). Вертикальная протяженность его считается равной нескольким километрам в зависимости от орографии местности. Выше этого слоя расположен слой свободной атмосферы, простирающийся до тропопаузы. [c.69] У каждого профиля в скобках приведены числа профилей, использовавшихся для усреднения в тот или иной месяц (обозначено римской цифрой). К сожалению, в работе не обсуждается вопрос о том, какой интервал размеров частиц определяет значения концентраций, изменявшихся более чем на порядок величины, не дается также полной интерпретации поведения полученных вертикальных профилей. [c.70] Использование лидаров для детального зондирования аэрозоля в горной котловине продемонстрировано в работе [28], в которой одновременно применены два лидара, работавшие по моностати-ческой и коаксиальной схемам. В обоих использовался АИГ Мс1-лазер с энергией 25 мДж в импульсе длительностью 15 не, с частотой следования 50 Гц и приемным зеркалом диаметром 150 мм. [c.70] На рис. 3.5 представлены средние статистические профили Я(Н) для зимы и лета 1989 г., свидетельствующие о ряде специфических особенностей их поведения, а именно летний профиль указывает на существование четко выраженного мин имума в интервале высот 13... 16 км наряду с максимумом на высотах 19— 20 км, обязанном наличию известного слоя Юнге. В зимних условиях совпадение значений Я(Н) с летними имеет место только в интервале высот 20... 26 км. [c.71] Среди других результатов, представленных в этом докладе, приведем иллюстрацию существования волновых процессов, отражающихся в поведении индивидуальных профилей (рис. 3.6). На рисунке представлены два профиля, полученные через 25 мин один после другого. В том и другом случае видна волновая структура на высотах более 25 км, притом максимумы и минимумы находятся в противофазе. Исследования волновой структуры на высотах 30... 45 км показали, что вероятность ее существования значительно больше в осенний и весенний сезоны года в районе Западной Сибири. [c.71] Далее полученная модель используется для сопоставления данных расчетов с данными лазерного зондирования с использованием рубинового лазера ( . = 694,3 нм) и лазера на АИГ N(1 (длины волн 1064 и 532 нм). При этом при расчетах задаются химический состав частиц, комплексный показатель преломления. Авторы утверждают, что предложенная модель и ее применение к интерпретации данных лазерного зондирования аэрозолей стратосферы годятся для интерпретации данных лазерного зондирования в среднеширотной зоне в планетарном масштабе. [c.73] На рис. 3.7 приведена иллюстрация применения рассматриваемой схемы для описания результатов лазерного зондирования аэрозолей в интервале высот 15... 20 км одночастотным лидаром на длине волны 694,3 нм за период 1980.. . 1987 гг. На соответствующих временных зависимостях представлены следующие интегральные для слоя 15.. . 20 км характеристики объемный коэффициент обратного рассеяния массовая концентрация оптическая толща площадь поверхности частиц. [c.73] В заключение кратко остановимся еще на одном докладе [26], посвященном развитию метода поляризационного зондирования аэрозоля, первые неординарные результаты которого были получены в Институте оптики атмосферы (см. рис. 3.3 и раздел 3.1.3). В этом докладе приведены новые данные зондирования за 1988, 1989 гг. Их результаты представлены в табл. 3.1. [c.73] Оптические толщи облаков нижнего яруса столь велики (десятки и сотни), что зондирующий лазерный импульс может сформировать эхо-сигналы, свободные от влияния эффектов многократного рассеяния лишь в небольших приграничных слоях, соответствующих оптическим толщам в несколько единиц, в зависимости от расстояния до облака и его оптических свойств, углов расходимости источника и поля зрения приемной системы. Это обстоятельство объясняет слабый интерес исследователей к лазерному зондированию облаков нижнего яруса. Соответственно и мы в данном параграфе основное внимание уделим результатам зондирования облаков верхних ярусов, которое может быть проведено от нижней до верхней границы. [c.75] В [24] представлены результаты лазерного зондирования серебристых облаков, проведенного впервые в ночь с 5 на 6 августа 1989 г. в Норвегии (69° с. ш., 16° в. д.) с помощью лидара Боннского университета. Точнее говоря, речь идет об обнаружении слоя 2-км толщины, высота которого за время зондирования от 22 ч 20 мин до О ч 10 мин местного времени изменилась с 83,2 до 82,2 км (рис. 3.8). В О ч 10 мин эхо-сигнал от этого слоя был подавлен более мощным эхо-сигналом резонансного рассеяния от атомов Na. Проведенная оценка оптической толщи обнаруженного слоя показала значение 4 10 в максимуме. [c.75] В работе [27] приведены данные зондирования стратосферных облаков над Обнинском и Минском в период с 31 января до 4 февраля 1989 г. с помощью однотипных лидаров Макет , использующих 2-ю гармонику лазера АИГ Ыс1 (длина волны 532 нм). На рис. 3.10 приведены вертикальные профили отношения / , полученные 1 февраля 1989 г. Сравнение полученных в [27] данных с результатами описанных выше работ по лазерному зондированию ПСО показывает, что последние практически ничем не отличаются от облаков в умеренных широтах, кроме вероятности их возникновения, зависящей прежде всего от температуры. [c.77] Работа [34] хорошо иллюстрирует возмол ности использования лидаров для зондирования циррусов. Первый стационарный лидар с диаметром приемного зеркала около 60 см, второй мобильный— с приемным зеркалом 44 см и энергией в импульсах примерно 400 мДж для длины волны Х = 532 нм и 200 мДж для Х = 35Ь нм. Авторы предложили оригинальный метод определения объемных коэффициентов ослабления и рассеяния назад, состоящий в одновременном зондировании облака на просвет и воздуха, свободного от облака. [c.77] Местное время /) 1 ч 15 мин 2) 2 ч 18 мин 3) 2 ч 48 мин 4) 4 ч 48 мин. [c.78] Основные результаты самолетной арктической стратосферной экспедиции, проведенной совместно НАСА и NOAA в период 6 января— 12 февраля 1989 г., рассмотрены в [19]. Для нас представляет интерес.прежде всего та ее часть, которая связана с лазерным зондированием аэрозолей и ПСО. На самолете D -8 был установлен лидар, обеспечивавший зондирование на шести длинах волн 301,5 и 311 нм для зондирования озона 603 и 1064 нм для определения профилей R(H) для аэрозолей и ПСО и 603 и 1064 нм с поляризационными приставками для нахождения степени деполяризации. Распределения указанных параметров получены в результате 15 полетов, каждый протяженностью примерно 8000 км за 10 ч. В результате была охвачена территория между широтами 59° с. и Северный полюс, меридианами 40° з. и 20° в. [c.80] Полярные стратосферные облака в этой экспедиции обнаружены в 10 из 11 полетов в районе полярного вихря между 6 января и 2 февраля на высотах от 14 до 27 км, притом наиболее часто они встречались на высоте около 20 км. Их вертикальная протяженность более 2 км, горизонтальная — более 200 км, притом обнаружено два типа ПСО с четко выраженным различием оптических характеристик. Один тип обнаружен на широтах 85—90° на высотах 16—21 км при температуре 194,5—197,5 К со средним значением / =1,35 для Л = 603 нм и R = 3,3 для Л=1064 нм и значениями степени деполяризации для этих длин волн соответственно 48 и 45%. Второй тип характеризуется значением R 10, степенью деполяризации более 30 %, температурой не менее 190 К, высотами 16... 25 км и расположен на широтах 60... 73°С. Качественно аналогичные результаты получены в той же экспедиции с лидаром на АИГ Nd-лазере с длиной волны 532 нм и поляризационной приставкой [30]. [c.80] Последние достижения в разработке и применении самолетных лидаров для зондирования аэрозолей и облаков в Институте физики атмосферы Германского аэрокосмического агентства (г. Пфаффенхофен) были представлены на 15-й Международной конференции по лазерному зондированию в докладах [21, 32. Первая из лидарных систем предназначена для самолетного зондирования аэрозолей и водяного пара в надир. В качестве источника используется лазер на красителе, накачиваемый второй гармоникой АИГ Nd-лазера. Выходная энергия зондирующих импульсов на длине волны 720 нм с максимальной частотой следования 10 Гц составляет 30 мДж, диаметр приемной антенны 0,4 м. В качестве носителя используется метеорологический самолет Фалькон-20 . Зондирования начали проводиться в 1989 г. На рис. 3.13 представлена блок-схема этого лидара. [c.81] Вернуться к основной статье