Лазерное зондирование аэрозоля

Лазерное зондирование аэрозоля 139, 170 [c.253]

Основное внимание в главе уделяется итерационным схемам решения систем локационных уравнений. Обсуждаются условия их сходимости и показано, что в ряде случаев ее нарушение может быть связано с несоответствием априорных допущений условиям реального эксперимента. С учетом практических приложений подробно изложена простейшая параметрическая методика интерпретации данных двухчастотного лазерного зондирования аэрозолей. [c.88]

Пример интерпретации данных по двухчастотному лазерному зондированию аэрозолей стратосферы [c.103]

При построении теории метода лазерного зондирования в предыдущем разделе исследуемая дисперсная среда была представлена полидисперсной системой частиц, независимо рассеивающих падающее оптическое излучение. Если говорить о реальных аэрозольных системах, то нельзя не признать, что подобная модель носит несколько абстрактный характер. Частным задачам присуща большая физическая определенность, и это позволяет строить более содержательные методы интерпретации оптических данных. Подобным примером является теория лазерного зондирования аэрозолей пограничного слоя атмосферы. Характерной особенностью в этом случае является наличие вполне определенных физических закономерностей, которые сказываются на простран- [c.106]

Методики интерпретации данных лазерного зондирования аэрозолей нижней тропосферы [c.114]

Из теории многочастотного лазерного зондирования аэрозолей видно, что оптические методы исследования рассеивающих сред эффективны лишь при определенных объемах измерительной информации. Построить содержательную теорию метода зондирования и гарантировать его эффективное применение можно лишь на основе содержательных обратных задач светорассеяния. Ниже дадим краткое изложение теории многочастотного касательного зондирования рассеивающей компоненты атмосферы. Исходным аналитическим аппаратом наших построений, как и ранее, будут служить оптические операторы светорассеяния полидисперсными системами частиц. Одновременно с этим мы распространим операторный. подход и на молекулярное рассеяние в атмосфере. [c.163]

Глава 3. ЛАЗЕРНОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ АЭРОЗОЛЕЙ ОБЛАКОВ [c.64]

Приведем некоторые иллюстрации использования одночастотного лазерного зондирования аэрозолей и облаков. [c.65]

В пределах применимости сделанных предположений одночастотное лазерное зондирование аэрозолей позволяет получать информацию о профилях объемного коэффициента ослабления и, следовательно, прозрачности атмосферы, о распределении массо-вой концентрации аэрозолей, если задано распределение частиц по размерам, о стратификации аэрозольного заполнения атмосферы, о водности и границах нижней или верхней кромки облаков. [c.65]

Рисунок 3.3 иллюстрирует еще одну заманчивую возможность практического использования поляризационных эффектов при лазерном зондировании аэрозолей. В левой части этого рисунка изображены вертикальные профили компонент Q, и м V вектор-параметра Стокса и угловой позиции доминирующего положения плоскости поляризации эллиптически поляризованного излучения х эхо-сигнала для интервала высот 4.. . 26 км. В правой части ри- [c.68]

Характерной особенностью ППС является исключительная изменчивость его состояния на всех высотах, обусловленная и горизонтальными перемещениями воздушных масс вдоль поверхности Земли, и соответствующими процессами в вертикальном направлении. Изучение этих процессов подвластно дистанционным методам и, прежде всего, методам лазерного зондирования аэрозолей в рутинном режиме. Однако этого пока [c.69]

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]

Лазерное зондирование аэрозолей и облаков самолетными лидарами [c.79]

Комплексные эксперименты по лазерному зондированию аэрозолей [c.102]

Указанное комплексирование получило развитие и в направлении, связанном с лазерным зондированием аэрозолей. В этом параграфе мы рассмотрим конкретные примеры, иллюстрирующие [c.102]

Вопросы лазерного зондирования аэрозолей и облаков рассмотрены нами в гл. 3, зондированию влажности и других газовых компонент посвящены гл. 5 и 6. В данной главе мы проанализируем задачи лазерного зондирования связанных между собой температуры, давления и плотности и отдельно скорости ветра. [c.108]

В последнее десятилетие широкое распространение получили лазерные системы контроля состояния окружающей среды. Традиционный арсенал методов лазерного зондирования базируется главным образом на процессах линейного взаимодействия излучения с газовой и аэрозольной компонентами атмосферы [27, 28, 33, 38, 39]. Вместе с тем существует целый ряд чрезвычайно интересных задач, решение которых линейными методами зондирования неэффективно как из-за возникающих технических трудностей ввиду малых сечений взаимодействий, так и из-за принципиальных физических ограничений, когда указанные эффекты не содержат информации об искомых параметрах среды. К такого ряда задачам относятся, например, дистанционный элементный анализ конденсированного вещества аэрозолей и подстилающей поверхности, определение содержания инертных газов, обнаружение сверхнизких концентраций газовых примесей и паров веществ с коэффициентами селективного поглощения <10" см и ряд других задач, связанных, в частности, с диагностикой индустриальных загрязнений, а также оконтуриванием месторождений полезных ископаемых по их газовым проявлениям. [c.188]

К о п ы т и н Ю. Д. Нелинейно-оптические методы зондирования химического и дисперсного состава приземного аэрозоля.—В кн. Исследование атмосферного аэрозоля методами лазерного зондирования. Новосибирск Наука, [c.251]

Замечательным помощником и здесь, в деле охраны природы, стал лазер. Особенно эффективны лазерные приборы на службе защиты атмосферного воздуха. Дым, пыль, смог - все это аэрозоли, то есть мельчайшие частицы твердых тел, находящиеся в воздухе во взвешенном состоянии. Принципы лазерного зондирования атмосферы (до высот 30—40 км) основаны на особенностях взаимодействия лазерных импульсов с аэрозолями. Вначале эти особенности постигаются на земле, для чего в крупногабаритной камере искусственно создаются различные аэрозоли. [c.148]

В первом случае определяющую роль играют процессы турбулентного перемешивания аэрозоля, который в отсутствие других конкурирующих возмущений равномерно заполняет слой от земной поверхности до некоторой высоты Лг, значения которой оказываются характерными для данного климатического региона и времени года. Высота слоя турбулентного перемешивания Л2 легко определяется средствами лазерного зондирования. В этом случае вертикальный профиль концентрации М к) в приземной атмосфере континента определяется выражениями [2] [c.30]

Так, уже первые систематические исследования тропосферы средствами лазерного-зондирования привели к пересмотру качественных представлений о вертикальной структуре аэрозоля в нижней тропосфере, выявили решающую роль температурных инверсий и конвективных потоков. Установлено, что не менее типичной ситуацией, наряду с общепринятой закономерностью экспоненциального спадания Л (/г), является нейтральное поведение N(Н) в слое турбулентного перемешивания (0,5 км /г 4,0 км). [c.140]

Поляризационные характеристики рассеянного излучения стратосферным аэрозолем были исследованы [40] средствами лазерного зондирования. Проводя измерения всех четырех параметров Стокса для рассеянного назад излучения на разных высотах (до 25 км) было обнаружено, что при переходе от тропосферы к стратосфере знак четвертого параметра Стокса изменяется на противоположный. При этом на всех высотах остальные параметры Стокса отличны от нуля, а степень поляризации с точностью до [c.142]

Рассмотренный электрооптический эффект, связанный с воздействием электрического поля на рассеивающие свойства сферических анизотропных частиц, имеет важное значение при решении задач распространения оптического излучения в атмосферном аэрозоле. Влиянием этого эффекта удается интерпретировать, например, существенную деполяризацию излучения, отмеченную при лазерном зондировании ряда облачных образований, стратосферного аэрозоля, морского аэрозоля в приводном слое. [c.174]

Теоретическое рассмотрение вопроса о состоянии поляризации рассеянного излучения в атмосферном аэрозоле представляет собой весьма сложную задачу. Результаты некоторых решений, полученных в приближении однократного рассеяния и с учетом двукратного рассеяния, обсуждались нами в предыдущих главах. Основные же результаты исследований к настоящему времени получены на основании либо физических, либо численных (методом Монте-Карло) экспериментов и относятся прежде всего к состоянию поляризации для рассеянного назад излучения. Учитывая большое практическое значение этих результатов (например, для задач лазерного зондирования атмосферного аэрозоля) рассмотрим их более подробно. [c.209]

Пример интерпретации данных трехчастотного лазерного зондирования аэрозолей нижней стратосферы [c.60]

Кех, ДЛЯ Трехволнового лидара. Они соответствуют матричным преобразованиям /Ся8 = Рл, KexS = Pex. в расчетах использовалась описанная выше модель s(r, s), которая хорошо себя зарекомендовала в схемах интерпретации данных многочастотного лазерного зондирования аэрозолей нижней тропосферы. Размерность вектора s выбрана равной десяти, что гарантирует ошибку в квадратурах (2.54) не более 1 % для двух- и трехмодальных распределений S (г). [c.131]

На рис. 2.13 представлен пример графического решения системы (2.61) для одной длины волны Я = 0,63 мкм применительно к интерпретации данных трехчастотного лазерного зондирования аэрозолей приземного слоя (см. рис. 2.9). Первая кривая представляет собой множество точек (т т") в соответствующей координатной плоскости, для которых выполняется первое равенство [c.141]

Аэрозоли и облака играют огромную роль в процессах формирования радиационного поля в атмосфере, процессах погодообразования, различных физико-химических превращениях, в том числе связанных с загрязнениями атмосферы продуктами индустриальной деятельности человека. Они определяют альбедо атмосферы, имеющее важное значение в процессах радиационного обмена в системе атмосфера—океан—космос. Понятно потому, что проблемам лазерного зондирования аэрозолей и облаков уделяется особое внимание, тем более, что на сети метеорологических станций практически не получают никакой информации о них. [c.64]

Конкретные результаты одночастотного зондирования аэрозолей индустриального происхождения будут приведены в отдельном параграфе. Здесь же мы подчеркнем значение вопроса одночастотного лазерного зондирования аэрозолей стратосферы, имеющего принципиальное значение в связи с возможностями исследований динамик распространения вулканических аэрозольных облаков. Блестящим примером такого рода следует считать лазерное зондирование динамики распространения аэрозольного заполнения стратосферы продуктами извержения вулкана Эль-Чичон. Целая серия станций лазерного зондирования, расположенных на разных широтах и долготах в северном и южном полушариях, впервые обеспечила получение реальной модели динамики распространения вулканического облака в глобальном масштабе. Можно с уверенностью считать, что сегодня не существует других методов решения подобной задачи. [c.65]

Метод многочастотного лазерного зондирования аэрозолей атмосферы был развит и применен на практике в Институте оптики атмосферы [7, 8]. На рис. 3.1 приведена великолепная илллюстра- [c.66]

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]

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]

В качестве второго примера комплексных программ по лазерному зондированию аэрозолей приведем доклад [34] девяти авторов из Геофизической лаборатории ВВС США, шести авторов из Королевского центра Сигналы и радары и одного автора из Королевского самолетного агентства Великобритании, посвященный описанию совместной американо-английской программы Южноатлантический лидарный эксперимент по обратному рассеянию . [c.106]

Приведем далее наиболее интересные результаты других групп по лазерному зондированию плотности и температуры, представленные в докладах на 15-й Международной конференции по лазерному зондированию в июле 1990 г., проведенной Институтом оптики атмосферы СО АН СССР в Томске. В докладе известной канадской группы по лазерному зондированию аэрозолей и облаков, возглавляемой профессором А. Карсвеллом [7], сообщается [c.114]

Известные методы лазерного зондирования на основе нелинейных и когерентных эффектов можно объединить в три группы [31]. К первой отнесем лидарные методы, использующие оптическое и радиоизлучения при дистанционном лазерном нагреве и ионизации аэрозольной атмосферы ко второй — методы детектирования сверхслабых спектральных искажений эхосигналов на основе нелинейного усиления влияния атмосферы, включенной в резонатор лазера к третьей — методы нелинейной и когерентной спектроскопии комбинационного рассеяния света на колебательновращательных переходах молекул газовой среды и резонансных колебаниях формы частиц аэрозолей, а также их ориентации полем. [c.189]

В монографии [ПО] выполнен анализ современных аппаратурных средств исследования стратосферного аэрозоля, включая подробнейшую хронологию развития и использования техники лазерного зондирования. Рассмотрены вопросы химической кинетики внутриатмосферного образования аэрозоля и предложены теоретические модели формирования спектра частиц и его высотной стратификации. Отмечены основные аспекты влияния временных инверсий аэрозольного заполнения на климат планеты. Обстоятельная сводка существующих аналитических моделей функций распределения и результатов натурных измерений f(r) в стратосфере, выполненных средствами самолетного и аэростатного зондирования, приведена в работах [47, 31, 38, 106]. Частично они отражены на рис. 2.13 и 2.16. Следует указать на возросшее количество теоретических работ, посвященных математическому моделированию комплекса физических явлений, сопровождающих процесс внутриатмосферного синтеза субмикронной и тонкодисперсной фракций аэрозольных частиц. Среди них выделяется систематический цикл исследований, выполненный Туном, Турко и др. [117, 119, 120 . Адекватность их моделей проверена в многочисленных сравнительных экспериментах, что позволяет использовать развитую методо- [c.65]

Сопоставления показали достаточную физическую адекватность модели [19]. В частности, на рис. 5.1 показан результат сравнения модельной характеристики Р (/г) с соответствующими оценками Эльтермана [35] и данными лазерного зондирования, систематизированными в [19] для условий антициклонической погоды. Одновременно отметим, что модель не свободна от недостатков. Во-первых, статистический объем используемой микрофизической информации недостаточен, что затрудняет возможности статистического анализа во-вторых, самолетные и аэростатные измерения, результаты которых использованы в модели, выполнены в период после двух достаточно мощных вулканических извержений (Фуэго и Толбачек), что не могло не привести к завышенным, по сравнению с фоновыми, значениям N к) в стратосфере наконец, концепция квазипостоянного присутствия однородного по концентрации частиц слоя в СТП, не может рассматриваться как единственная в масштабах глобального аэрозольного поля. Указанные моменты, а также появление новых статистически более представительных микрофизических данных обусловили дальнейшую модификацию описанной модели атмосферного аэрозоля. [c.141]

Обратимся к результатам модельных оценок. Особенности математического аппарата, лежащего в основе расчетных программ для ЭВМ указывались в п. 1.2 и 4.2. Алгоритм расчета оптических параметров для однородных полидисперсных сфер внедрен в Государственный фонд алгоритмов и программ [19]. В табл. 5.4 сгруппированы оптические характеристики, определяющие энергетику монохроматического лазерного излучения при распространении в аэрозольной атмосфере и оптико-локационные характеристики аэрозоля, необходимые для оценки потенциальных возможностей лазерных локаторов или фонов обратного рассеяния в оптических системах связи. В табл. 5.4 приведены статистические модели вертикального профиля объемных коэффициентов ослабления ( i), поглощения ( ) и обратного рассеяния ( . ) для фоновой модели глоба ьного аэрозоля, а также указаны соответствующие среднеквадратичные отклонения ( 6 ), возникающие за счет вариации профиля N[h) в соответствии с масштабом 6Л (Л). Результаты приведены для наиболее употребительных длин волн лазерного зондирования i=0,53 0,6943 1,06 и 10,6 мкм. [c.144]

Р а X и м о в Р. Ф., Креков Г. М. Спектральное поведение коэффициента аэрозольного ослабления по данным модельных оценок.— В кн. Исследование атмосферного аэрозоля методами лазерного зондирования.— Новосибирск Наука, 1980, с. 216—235. [c.245]

Результаты систематических экспериментальных исследований (в том числе средствами лазерного зондирования) непосредственно оптических характеристик атмосферного аэрозоля, а также результаты исследований микрофизических характеристик и химического состава аэрозолей учтены в глобальной оптической модели В. Е. Зуева и Г. М. Крекова [12], являющейся дальнейшим развитием ранее предложенной [21]. В основу новой оптической модели положены микрофизические данные, усредненные по результатам исследований в рамках ряда крупных комплексных программ последних лет, а также современные данные по оптическим постоянным вещества аэрозолей с учетом их трансформации в поле переменной влажности воздуха. Подробное обсуждение исходных данных, результатов расчета и сама предлагаемая оптическая модель атмосферного аэрозоля в тропосфере, стратосфере и средней атмосфере содержатся в монографии [12]. Здесь представляется целесообразным уделить большее внимание тем особенностям оптических характеристик тропосферного аэрозоля и их физической интерпретации, которые не отражаются в глобальных оптических моделях. [c.133]

Развитый в первой главе метод оптических операторов используется во второй главе как рабочий аппарат при построении теории многочастотной лазерной локации рассеивающей компоненты атмосферы. Изложение теории лазерного зондирования в основном носит конспективный характер, поскольку ранее она подробно излагалась в работах авторов [17, 36]. Основное внимание уделяется изложению алгоритмов обработки и интерпретации данных двух- и трехчастотного зондирования аэрозолей нижней атмосферы, осуществляемого с целью контроля пространственно-временной изменчивости их оптических характеристик. Информационные возможности лидаров и соответствующая техника интерпретации оптических данных иллюстрируются практическим примером локации нижней стратосферы. В связи с тем что многочастотные лидары могут служить средством для исследования атмосферных процессов, интересна постановка таких обратных [c.9]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...