Коэффициент ослабления аэрозольного

Из (4.4) — (4.5) вытекает важный вывод для проблемы переноса излучения в аэрозольных средах коэффициент ослабления среды а определяется накапливающимися нелинейными эффектами и характеризуется зависимостью [c.98]

Рис. 4.9. Относительный вклад в суммарный коэффициент ослабления (/) субмикронной (2) и пылевой (5) фракций аэрозольных частиц (Х = 0,7 мкм) в районе полос поглощения ИК-радиации при Мз = 0,09 (а) и Мз = 0,04 (б).

Рис. 4.16. Зависимость спектрального поведения аэрозольных коэффициентов ослабления (а), рассеяния (б), поглощения (б) и обратного рассеяния (г) приземного слоя атмосферы от д и К.

Отмеченные выше закономерности для коэффициентов ослабления являются общими для различных аэрозольных образований [c.116]

Более полную информацию о качественном составе аэрозолей в различных образованиях несет спектральная зависимость коэффициентов аэрозольного ослабления. Поэтому в следующих параграфах при описании оптических свойств различных аэрозольных образований, спектральная зависимость коэффициентов ослабления, наряду с его величиной, рассматривается как один из основных отличительных признаков. [c.117]

На рис. 4.11 приведены аэрозольные коэффициенты ослабления (кривые /, 2), полученные непосредственно в оптическом эксперименте, и результаты расчета к Х) (кривые 1а, 2а) по данным измерения сухой фракции аэрозоля [1]. Причем в микрофизических измерениях данные о частицах с радиусом а<0,3 мкм отсутствовали. Из рис. 4.11 видно, что оптические и микрофизические данные хорошо согласуются в спектральном диапазоне 2— 5 мкм. Заметное различие этих данных в области А. 2 мкм как раз и показывает, что в этом спектральном диапазоне основные [c.134]

Статистический прогноз оптических характеристик в широком спектральном интервале по измерениям оптических параметров для длин волн видимой области спектра был предложен в [32 на основе экспериментальных исследований коэффициентов аэрозольного ослабления в диапазоне А,=0,59-ь13 мкм. В предложенной методике связь между коэффициентом аэрозольного ослабления к(Х) и коэффициентом ослабления для А = 0,59 мкм задается в следующем виде [c.135]

Следует заметить,-что введение операторов, связывающих, в частности, спектральный ход аэрозольного коэффициента обратного рассеяния с ходом коэффициента ослабления, можно рассматривать как способ априорного доопределения указанной [c.87]

В ряде случаев результаты интерпретации данных многочастотной лазерной локации могут заметно зависеть от ошибок априорного выбора показателя преломления аэрозольного вещества. Знание этих оптических констант необходимо, в частности, для корректного построения соответствующих оптических операторов. В главе излагаются методики коррекции результатов интерпретации, основанные на сопутствующих измерениях коэффициентов ослабления (дальности видимости). Последовательное развитие этого подхода к устранению неопределенностей, присущих атмо-сферно-оптическим наблюдениям, приводит к идее оптического мониторинга атмосферы как совокупности взаимоувязанных обратных оптических задач. Изложение теории подобного Мониторинга отнесено в третью главу. [c.88]

С помощью (2.36) нетрудно построить операторные соотношения, аналогичные (2.3). В частности, для аэрозольного коэффициента ослабления имеем [c.111]

Разработку численных методов теории многочастотной лазерной локации завершим построением итерационной схемы обращения данных зондирования, связанной с интегральной формой локационного уравнения (2.42). Это уравнение представляет особый интерес в задачах оптического мониторинга тропосферных аэрозолей. Рассматривая в данном случае конкретный оптический метод исследования атмосферы, понятие оптического мониторинга будем связывать, прежде всего, с определением профиля аэрозольного коэффициента ослабления Рех для соответствующей длины волны X. Именно эта оптическая характеристика представляет наибольший интерес в переносе оптического излучения в атмосфере. Уравнение (2.42) в целом уже характеризовалось ранее, поэтому прибегнем к его дискретизации и построим соответствующую алгоритмическую схему его численного решения. Для этого по трассе зондирования, ограниченной точками Zl и выберем систему узлов г , =1,. .Для любой, наперед заданной узло- [c.142]

Изложенные в главе методы аппроксимации спектрального хода аэрозольного коэффициента ослабления (рассеяния) могут быть использованы при решении разнообразных задач оптического зондирования атмосферы и прежде всего тех, которые основываются на явлении молекулярного поглощения. В частности, к ним можно отнести восстановление профилей концентрации озона по данным лазерного зондирования, когда в дифференциальной методике требуется корректно учесть влияние вклада аэрозольного и молекулярного рассеяния. В главе подробно излагается так называемая методика локального прогноза, развитая на основе качественных методов теории аппроксимации оптических характеристик светорассеяния в атмосфере. Кратко обсуждены математические аспекты, связанные с постановкой и решением обратных атмосферно-оптических задач, использующих явление поглощения газовыми составляющими. Физическое содержание этих задач и их практическую значимость можно найти в работах [8, 10, 11]. [c.225]

Метод оптических операторов, используемый выше при разработке теории оптического зондирования рассеивающей компоненты атмосферы, может играть роль эффективного аналитического аппарата при решении аппроксимационных задач, возникающих в практике атмосферно-оптических исследований. К подобным примерам можно, в частности, отнести задачу восстановления непрерывного хода аэрозольных характеристик светорассеяния Р(А,) по дискретным измерениям Ра(А./), =1, п), выполненных в пределах спектрального интервала Л. Следует заметить, что эта задача для атмосферной оптики имеет особое значение. Действительно, обратимся к определению спектрального хода коэффициента ослабления Ред (А/), осуществляемого с помощью фото- [c.225]

Исследуемое преобразование вполне устойчиво к вариациям показателя преломления тп. Причины подобной устойчивости операторов преобразования уже рассматривались ранее в п. 3.3. В расчетах предполагалось, что в исходной (модельной) характеристике показатель преломления не зависел от Я и составлял то=1,5—0,002 /. Конечно, при обработке экспериментального материала, полученного при оптическом зондировании атмосферных аэрозолей, необходимо учитывать наличие спектральной зависимости /По (Я) как слева, так и справа от границ интервала 0,35 0,60 мкм]. Для фоновых атмосферных аэрозолей соответствующая информация представлена обширными таблицами в монографической литературе (см., например, [4, 7]). Заметим, что экстраполяция спектрального хода аэрозольного коэффициента ослабления, в УФ-область важна в тех задачах, которые связаны с оценкой концентрации атмосферного озона из оптических измерений [5]. Методы прогноза аэрозольных характеристик светорассеяния в ИК-диапазон важны для повышения надежности в интерпретации данных термического зондирования атмосферы, особенно в полосе 4,3 мкм [28]. Используя развитые выше методы теории аппроксимации, можно решать и ряд других задач оптики и фи- зики атмосферы, в которых учет эффектов аэрозольного рассеяния оптического излучения играет важную роль. [c.234]

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]

Рис. 3.22. Высотный профиль аэрозольного коэффициента ослабления а над ЦБК. Азимут 160°, местное время 3 ч 40 мин.

Рис. 2.27. Зависимость аэрозольного коэффициента ослабления от длины волны.

Расчеты зависимости объемного коэффициента аэрозольного ослабления а от начальной оптической дистанции в системе коагулирующих капель показали, что, например, при Х = 0,53 мкм, агп= 2 мкм, N=10 см /о = 0,5 МВт-см за время воздействия на аэрозоль в течение нескольких секунд пропускание света мутной средой возрастает более чем в 2 раза [49]. [c.41]

Нелинейный коэффициент аэрозольного ослабления [c.100]

Tg=Tg—Too, Tg — температура нагрева, 8а — возмущение, вызванное теплопотерями капель при их испарении, аа — коэффициент аэрозольного ослабления, % — коэффициент газового поглощения. [c.105]

Знание оптических характеристик аэрозолей в поле мощных лазеров является основой для построения модели нелинейного распространения света через мутные среды. Коэффициенты аэрозольного ослабления, поглощения, рассеяния, индикатриса рассеяния, компоненты матрицы рассеяния, прозрачность при нелинейном взаимодействии излучения с аэрозольной средой становятся функциями вида ф(А., /, а, t), где а — параметр, характеризующий свойства аэрозоля (концентрацию, параметры функции распределения, комплексный показатель преломления). Вид этой зависимости, за исключением частных случаев, удается определить только из специально поставленных экспериментов. [c.121]

Коэффициент аэрозольного ослабления [c.122]

Полидисперсный коэффициент аэрозольного ослабления определен следующим образом [c.128]

Канал просветления 100 Коэффициент аэрозольного ослабления 100, 105 [c.253]

При условии выполнимости модель (2.6) обладает тем важным достоинством, что определяет, помимо микроструктуры, особенности спектрального поведения коэффициента аэрозольного ослабления в рамках известной формулы Ангстрема [40] [c.42]

Рис. 4.19. Зависимость коэффициента аэрозольного ослабления и индикатрисы

Архив аэрозольных моделей. Наряду с поглощением газами при оценках энергетических потерь оптического излучения необходимо учитывать вклад аэрозольного ослабления. Коэффициенты аэрозольного ослабления существенно зависят от размеров, химического состава и концентрации частиц аэрозоля, которые характеризуются большой изменчивостью во времени и пространстве. Используемый в системе архив аэрозольных моделей содержит две дополняющие друг друга модели для спектрального диапазона высот от О до 30 км [20], вторая — от 30 до 100 км [30. [c.224]

В [20, 30] исследовалась прозрачность малого объема аэрозоля в поле мощного СОг-лазера на различных X, равных 10,6, 0,63, 0,44 мкм. Струя квазимонодисперсного аэрозоля с высокой концентрацией частиц (- 10 см ), получаемых с помощью ультразвукового генератора аэрозоля [30], подавалась в область фокусировки СОг-лазера. Энергия импульса составляла 5 Дж, общая длительность - 2,5 мкс. Длительность переднего фронта импульса равнялась 5 10- с. Максимальная интенсивность достигала 10 Вт см 2. Ширина струи аэрозоля не превышала области перетяжки каустики фокусирующей системы, чем обеспечивалась высокая степень однородности излучения в исследуемом аэрозоле. Временное разрешение каналов регистрации видимого излучения составляло 2 10 с, а инфракрасного — 3 10" с. Исследовался монодисперсный аэрозоль двух радиусов aoi = l,3 мкм и ао2 —2,7 мкм. Высокая начальная прозрачность для =10,6 мкм (7 10,6 0,8) обеспечивала квазиоднородность энергетических условий вдоль оси распространения и, таким образом, возможность извлечения из измерений прозрачности информации об эффективном спектральном коэффициенте ослабления малого аэрозольного объема сГ =— nTi/L, где Тх — спектральная прозрачность среды, L — линейный размер области в каустике, занятой аэрозолем. [c.123]

В томе 2 Оптические модели атмосферы подведены основные итоги многолетних исследований авторов по разработке аэрозольных моделей на основе оригинального подхода к проблеме. Главная идея этого подхода состоит, во-первых, в обстоятельном анализе наиболее представительных серий измерений микрофизи-ческих параметров аэрозолей (концентрация, спектры размеров, комплексный показатель преломления частиц), выполненных как сотрудниками Института оптики атмосферы СО АН СССР, так и другими исследователями с целью разработки статистических микрофизических аэрозольных моделей во-вторых, в создании на основе последних с использованием теории Ми соответствующих оптических аэрозольных моделей и сравнении их с данными не-лосредственных измерений оптических характеристик аэрозолей (коэффициенты ослабления, рассеяния, индикатрисы рассеяния и другие компоненты матрицы рассеяния). Таким образом, созданные авторами и описанные в этой монографии аэрозольные модели построены без использования каких-либо априорных предположений и, следовательно, являются реалистическими, а не оценочными. [c.6]

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]

В первой главе изложена теория обратных задач светорассея ния полидисперсными системами частиц. Как известно, атмосфер ные аэрозоли играют существенную роль в физических и химиче ских процессах, происходящих в атмосфере, а также в значительной степени обусловливают пространственно-временную изменчивость ее оптических характеристик. Помимо этого, явление аэрозольного светорассеяния широко используется в дифференциальных методиках зондирования газовых компонент атмосферы на основе эффектов молекулярного поглощения. Здесь аэрозоли играют роль диффузно-распределенного трассера. Решение обратных задач молекулярного рассеяния не вызывает особых затруднений, чего уже нельзя сказать о рассеянии на аэрозолях. Сложный характер взаимодействия оптического излучения с аэрозольными системами делает задачу интерпретации соответствующих оптических данных весьма затруднительной. Обратные задачи оптики дисперсных рассеивающих сред следует рассматривать как особый класс обратных задач оптики атмосферы. Соответствующую теорию вычислительных методов удобно строить на основе так называемых оптических операторов теории светорассеяния полидисперсными системами частиц. Оптические операторы осуществляют взаимные преобразования одних оптических характеристик светорассеяния локальными объемами дисперсных сред в другие. Так, с помощью соответствующего оператора, зная спектральный ход аэрозольного коэффициента ослабления, можно-прогнозировать спектральный ход коэффициента рассеяния, либО обратного рассеяния и т. п. Для построения указанного оператора требуется знание показателя преломления аэрозольного вещества и морфологии частиц. Ниже в основном будет использоваться предположение о сферичности частиц рассеивающей среды. Операторный подход весьма просто распространяется на молекулярное рассеяние, что позволяет в рамках единого методологического подхода построить теорию оптического зондирования рассеивающей компоненты атмосферы. [c.8]

Формально уравнения (2.15) и (2.4) эквивалентны друг другу, однако их информационные возможности несколько различны и зависят от таких факторов, как ошибки априорного задания показателя преломления аэрозольного веш,ества, измерительных ошибок и оптической толш,ины т зондируемого слоя (Zi, Z2). Соответ-ствуюш,ие вопросы подробно изложены в монографии [21]. Уравнения (2.15) предпочтительно использовать в тех случаях, когда требуется определить прежде всего высотный ход аэрозольного коэффициента ослабления по данным многочастотного лазерного зондирования. [c.92]

В практике атмосферно-оптических исследований часто возникает необходимость в применении численных методов интерполяции и экстраполяции спектральных и угловых характеристик светорассеяния. Например, это имеет место в задачах разделения спектрального хода молекулярных и аэрозольных коэффициентов ослабления в атмосфере по данным спектральной прозрачности. В случаях, когда требуется дать корректную оценку величины молекулярного поглощения при наличии в соответствующих экспериментальных данных значительного фона рассеяния и т. п. Разработка эффективных методов экстраполяции спектральных характеристик позволит, в частности, прогнозировать значения аэрозольных коэффициентов рассеяния и ослабления в ИК- и УФ-областях, где их непосредственное измерение затруднено из-за преобладания молекулярного поглощения. Исходные оптические данные для подобной экстраполяции можно получить в видимом диапазоне, где имеется достаточно окон прозрачности . Излагаемая ниже теория аппроксимации аэрозольных спектральных характеристик светорассеяния основана на их аналитическом представлении параметрическими интегралами и регуляризирующих алгоритмах численного обращения последних. То, как технически реализуется этот метод аппроксимации, уже говорилось выше, при обсуждении возможных применений операторов восстановления, в первой главе. [c.224]

Как известно, поглощение оптического излучения определяется значением мнимой части показателя преломления аэрозольного вещества х. При хр < 0,1 поглощение света веществом прозрачной частицы практически не влияет на коэффициент рассеяния, а суммарный коэффициент ослабления пропорционален х, причем коэффициент пропорциональности зависит от р = 2яаД. Поэтому поглощение излучения оптического диапазона длин волн от 0,3 до 13 мкм конденсированной водой существенно только в облаках и крупнокапельных туманах. В дымках и туманных дымках, где в коротковолновой области спектра р < 15 (Х = 0,3... 4 мкм) и в длинноволновой р < 1 к 8 мкм) поглощение зависит, прежде всего, от концентрации твердых частиц, обладающих весьма сильными полосами молекулярного поглощения [14]. [c.31]

Решение задачи отыскания Фо в среде с детерминированной по сечению пучка тепловой нелинейностью осуществлялось в безабе-рационном приближении на основе численного решения уравнений вида (2.8) и (2.9) путем замены при подстановке (2.11) ag на ссп, на ао , где ая и ао — объемные коэффициенты аэрозольного поглощения и ослабления соответственно. [c.51]

Ro = 2 см, Fo = oo, Я = 0,б9 мкм), распространяющегося в дымке с объемным коэффициентом аэрозольного ослабления аос=1,2Х ХЮ-5 см-> а=10-4 см, /Сп=0,75, К ос — 2 на трассс протяженностью 2=200 м. [c.141]

Методы спектральной прозрачности атмосферы применяют с оптическими схемами трассовых измерений в широком спектральном интервале. При контроле и мониторинге атмосферных аэрозолей природного и антропогенного происхождения результаты таких измерений обеспечивают качественно новые возможности анализа микрофизических и хршических характеристик наблюдаемого аэрозоля путем решения обратных задач (обращением измеренных коэффициентов аэрозольного ослабления). При контроле и мониторинге атмосферных газов удается на основании результатов измерений по методике дифференциального поглощения оценить содержание некоторых газов в атмосфере, не прибегая к спектрофотометрическим методам высокого разрешения. [c.619]

Оптическая модель Шеттла и Фенна нашла практическое отражение в пакете прикладных программ Ь0ШТКА1Ч-5 [41], а также включена в состав предварительной модели безоблачной атмосферы на основании решения рабочей группы экспертов по проблеме Аэрозоли и их климатические воздействия [30]. В своей первооснове модель [53] содержит материал по спектральному поведению коэффициентов взаимодействия, индикатрисы рассеяния и степени поляризации в диапазоне волн Л = 0,2- 40,0 мкм. К числу ее недостатков следует отнести достаточно произвольный выбор параметров распределения аэрозольных частиц по размерам и относительный характер параметров спектрального ослабления и рассеяния, следующий из первого обстоятельства. [c.139]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...