Метод касательного зондирования атмосферы

Метод касательного зондирования атмосферы [c.149]

В дальнейшем при построении интегральных уравнений метода касательного зондирования атмосферы будем использовать следующие обозначения [c.152]

Как показывает численный анализ устойчивости решений системы (3.24), ее обусловленность вполне достаточна и особых проблем с зависимостью получаемых решений от выбора нулевых приближений не возникает. На этом можно закончить построение алгоритма для обращения данных 1а(Л), осуществляемого на основе численного решения интегрального уравнения (3.6), в методе касательного зондирования атмосферы. [c.163]

Монография является очередным томом в серии книг, посвященных современным проблемам оптики атмосферы. Основное внимание уделяется теории обратных задач светорассеяния аэрозольной и молекулярной компонентами и ее применению в оптических методах дистанционного зондирования атмосферы. Актуальность монографии обусловливается необходимостью разработки теории оптического зондирования атмосферы, ее систематизированного изложения в рамках единого методологического подхода, созданием вычислительных методов и программных комплексов обработки оптических данных по светорассеянию. В частности, для того чтобы в полной мере реализовать информационные возможности оптических систем лазерного зондирования рассеивающей компоненты, необходима прежде всего теория обратных задач светорассеяния аэрозольными системами. Развитие оптических средств исследования атмосферы из космоса требует разработки теории касательного зондирования, учитывающей влияние на перенос излучения подстилающей поберхности и эффектов многократного рассеяния. И наконец, осознание того важного обстоятельства, что только комплекс оптических средств при синхронном зондировании в состоянии обеспечить получение адекватной информации о состоянии атмосферы, требует разработки теории оптического мониторинга как единой совокупности взаимосвязанных обратных оптических задач. Результаты исследований, полученные авторами в перечисленных выше направлениях, составляют основу настоящей монографии. Частично эти результаты излагались ранее в монографиях авторов [17, 33, 36] и ряде других работ. [c.5]

ГЛАВА 3. МЕТОД КАСАТЕЛЬНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ И ОПТИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ АТМОСФЕРЫ [c.148]

Напомним, что излагаемая здесь теория метода касательного зондирования относится к случаю, когда справедливо предположение об однородности характеристик рассеивающей атмосферы в тангенциальных направлениях. Учитывается лишь радиальная неоднородность сферической атмосферы. Это предположение ведет нас немедленно к одномерным интегральным уравнениям, т. е. к наиболее простым обратным задачам светорассеяния. Действительно, в условиях радиальной неоднородности справедливы соотношения [c.153]

Сходимость итерационных схем численного обращения оптических измерений в методе касательного зондирования определяется несколькими факторами, среди которых наиболее существенными являются аналитическая структура исходных уравнений (например, характер их нелинейности) и свойства операторов теории светорассеяния дисперсной компонентой атмосферы. Последнее в большей мере относится к численному преобразованию t->J, т. е. к системе (3.39), связанной с каждым элементарным слоем. Заметим, что особое внимание к анализу сходимости схем обращения данных в методах зондирования обусловлено не только необходимостью обоснования математической корректности предлагаемых алгоритмов, но и тем обстоятельством, что во многих случаях ее нарушение указывает на неприемлемость исходных аналитических моделей (то же самое физических предположений) для соответствующего эксперимента. Иными словами, можно утверждать, что мера соответствия априорной информации, используемой в построении схем обращения, проявляет себя в скорости их сходимости, или тоже в качестве последовательности приближенных решений, генерируемых этими схемами. Эта особенность итерационных методов делает их эффективным средством не только в получении решений, но и анализе задач в целом. Изложение этих аспектов можно найти в монографии [19 . [c.167]

В пределах данного раздела постараемся дать строгую математическую формулировку обратной оптической задачи, решением которой являлось бы распределение оз(Р). Речь идет о возможности определения альбедо подстилающей поверхности в рамках теории касательного зондирования атмосферы, а следовательно, о новых информационных возможностях этого оптического метода. Смысл нижеследующих аналитических построений состоит в выводе интегрального уравнения вида [c.205]

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]

При изложении теории и численных схем обращения в методе многочастотного лазерного зондирования в той или иной мере уже затрагивались вопросы оптического мониторинга рассеивающей компоненты атмосферы. В пределах настоящего параграфа вновь вернемся к оптическому мониторингу атмосферы, но уже с учетом тех новых информационных возможностей, которые открываются в связи с разработкой метода многочастотного касательного зондирования. Прежде чем приступать к построению теории оптического мониторинга рассеивающей компоненты атмосферы, необходимо сделать несколько замечаний относительно того содержания, которое вкладывается в понятие оптический мониторинг . Поскольку речь идет о рассеивающей компоненте атмосферы, то основная задача мониторинга должна состоять в определении всего комплекса оптических характеристик светорассеяния. Для [c.173]

Вместе с тем если последовательно развивать методологию оптического мониторинга, то нетрудно прийти к идее объединения рассмотренных выше методов касательного и лазерного зондирования в единый метод оптического исследования атмосферы, преодолевая тем самым неопределенности в интерпретации данных, которые присущи каждому из них в отдельности. Будем полагать, что лидар, так же как и спектральный фотометр, с помощью которого осуществляется касательное зондирование, установлен на [c.185]

В изложенной выше теории касательного зондирования основное внимание уделялось определению оптических характеристик атмосферы. Что же касается возможности определения оптических свойств подстилающей поверхности, то к ней мы пришли в процессе уточнения исходных функциональных уравнений, когда вводили в них дополнительные факторы, влияющие на формирование оптических сигналов в геометрической схеме метода. Можно [c.217]

Необходимость решения указанной задачи возникает при разработке теории любого оптического метода зондирования рассеи-ваюш,ей атмосферы. В теории поляризационного метода она касалась локальных объемов среды в теории лазерной локации и касательном зондировании речь шла об определении профилей оптических характеристик указанных компонент. Соответствую-ш,ий аналитический аппарат для решения подобных оптических задач будем строить в рамках операторного подхода, который лежит в основе настоящего исследования по обратным задачам оптики атмосферы. С формальной точки зрения задачу разделения компонент рассеяния можно рассматривать как поиск решения системы уравнений [c.258]

Решение аппроксимационных задач представляет практический интерес не только для спектральных оптических характеристик, но и при исследовании диаграмм углового рассеяния локальными объемами дисперсной среды. В связи с этим ниже приводятся результаты численных исследований эффективности аппроксимационных регуляризирующих аналогов в задачах восстановления непрерывного углового хода аэрозольного коэффициента направленного светорассеяния Дц( 0 Я) и индикатрисы [1 д )=4пОп д )/ зс> В предыдущей главе была показана роль, которую играют эти характеристики при интерпретации данных в методе касательного зондирования атмосферы. Более того, ни одно сколько-нибудь серьезное исследование по переносу радиации в рассеивающих средах не может обойтись без знания этих характеристик. Поэтому восстановление непрерывной диаграммы углового рассеяния по некоторым опорным ее отсчетам имеет важное прикладное значение. Напомним, что подобную задачу для молекулярной компо-ненты рассеяния решать не требуется, поскольку в теории [c.235]

Теории оптического мониторинга рассеивающей компоненты атмосферы, осуществляемого комплексом оптических средств,, включающим, в частности, наземные либо бортовые лидары,, а также спектральные фотометры, измеряющие интенсивности рассеянного солнечного света в различных направлениях, посвящена третья глава монографии. В основе аналитических и соответственно алгоритмических построений так же, как и ранее, лежат оптические операторы и их матричные аналоги. Выводятся основные операторные уравнения теории оптического мониторинга,, в котором определяющую роль играет метод касательного зондирования и его геометрическая орбитальная схема. Дается дальнейшее развитие метода корректирующих функций, который ранее был введен в теорию обратных задач светорассеяния при построении методик интерпретации локационных данных. Изложение материала сопровождается примерами численного анализа свойств основных операторов перехода, используемых в вычислительных схемах обработки оптической информации. В заключительном разделе главы изложены основы теории оптического мониторинга системы атмосфера — подстилающая поверхность. Выведено интегральное уравнение для определения спектрального альбедо подстилающей поверхности и дан анализ его основных свойств. Указанные выше результаты получены в предположении однократногсь рассеяния излучения в атмосфере. Следует заметить, что по ряду причин в монографию не вошли обратные задачи для уравнения [c.10]

Методы численного решения систем типа (3.39) будут подробно нами рассматриваться в п. 4.2, а сейчас лишь напомним, что в основе этой системы лежат предположения о сферичности рассеивающих частиц и априорное задание показателя преломления аэрозольного вещества т = т —т"1 в пределах зондируемого слоя [ЯьЯг]. В силу этого изложенная выше теория многочастотного касательного зондирования приводит к вычислительным схемам обращения оптических данных, применимых при тех же исходных допущениях, что и в методе многочастотного лазерного зондирования. Это обусловлено единством методологического подхода к теории оптического зондирования рассеивающей компоненты атмосферы. Вместе с тем необходимо обратить внимание на то обстоятельство, что требования к выполнению указанных выше допущений существенно различны для указанных двух методов. Действительно, уравнения теории касательного зондирования относительно локальных оптических характеристик светорассеяния являются интегральными, причем первого рода, и поэтому вариации бРех (то же самое бт и б/)ц), обусловленные ошибками Ат в задании подходящих значений т, слабо сказываются на значении интегралов (3.24). В силу этого схемы обращения в методе касательного зондирования более устойчивы к неопределенностям при априорном задании соответствующих оптических операторов в (3.39). В локационных задачах оптические сигналы Р %1,г) прямо пропорциональны значениям аэрозольных коэффициентов обратного рассеяния (Зя(Я/, г), и поэтому вариации бРяг связанные с Дт, непосредственно сказываются на точности интерпретации оптических данных. [c.166]

В силу ограниченного объема монографии авторы дали лишь самое общее рассмотрение обратных задач, связанных с зондированием атмосферы на основе спектроскопических эффектов. Затронуты лишь вопросы построения регуляризирующих методик интерпретации локационных данных, получаемых по методу дифференциального поглощения. Этот класс обратных оптических задач имеет важное прикладное значение в разработке методов дистанционного определения профилей концентрации газовых компонент атмосферы [16]. Более полное изложение регуляризирующих методик интерпретации данных, полученных по методу дифференциального поглощения, можно найти в монографии авторов [17 (см. также [24, 45]). Использование эффектов молекулярного поглощения в схемах касательного зондирования описано в монографии [23]. [c.12]

Учитывая нерегулярный ход высотного распределения аэрозолей в атмосфере, всем интегральным уравнениям теории зондирования придана форма интегралов Стилтьеса. В главе подробно излагаются численные методы для одночастотного варианта касательного зондирования в силу близости обращаемого интегрального уравнения обратным задачам рефракции и атмосферной топографии. Решение систем функциональных уравнений метода многочастотного касательного зондирования по аналогии с методом лазерного зондирования строится на основе итерационных вычислительных схем, содержащих матричные аналоги оптических операторов перехода. В целях раздельного определения характеристик рассеяния молекулярной и аэрозольной компонент [c.148]

Совместное синхронное использование метода многочастотного касательного зондирования с другими методами (схемами), позволяющими получить дополнительную оптическую информацию, заметно повышает надежность результатов интерпретации. Одновременно с этим открывается возможность более глубокого изучения атмосферы как реальной физической среды. Например, речь может идти о возможности изучения взаимосвязи полей оптических характеристик с полями метеопараметров по данным спутниковых наблюдений. [c.149]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...