Использование ненормализованных моментов для определения эквивалентного сечения частиц по их изображениям

Для задач мониторинга состояния атмосферы, в том числе с использованием данных космического зондирования, является актуальным вопрос о замене реальной рассеивающей среды эквивалентной средой. Для монодисперсных частиц эквивалентной среды могут быть выбраны индикаторы параметров аэрозольной составляющей зондируемой атмосферы, такие как коэффициент обратного рассеяния и эквивалентное поперечное сечение для отдельной частицы. Для описания пространственно временной динамики состояния аэрозольной составляющей может быть использован параметр концентрации частиц для эквивалентной среды. Эту концентрацию можно оценивать как по коэффициенту обратного рассеяния, так и по коэффициенту экстинкции. Переход от диаметров частиц к площади поперечных сечений делает неактуальным вопрос о способах определения размера даже для несферической частицы. Эквивалентное сечение определяется по отношению второго момента для поперечного сечения к первому. В этом случае появляется возможность вместо моментов использовать суммарное сечение (ненормализованный момент первого порядка) и сумму квадратов сечений (ненормализованный момент второго порядка). Для нахождения сечений и их моментов предполагается использовать контрастное изображения частиц. По этому изображению создается перфорированный экран, в котором изображениям частиц соответствует максимальное пропускание. Первым ненормализованным моментом является пропускание перфорированного экрана. Для эквивалентного перфорированного экрана поверхностная плотность изображений частиц определяется как отношение пропускания к эквивалентному сечению. Ненормализованный момент второго порядка для гауссова распределения поперечных сечений представляет собой распределение хи-квадрат. Поскольку в методе не используется вид функции распределения, то это позволяет разработать алгоритм определения эквивалентного сечения частиц без вмешательства в выборку. Природа аэрозоля связана с процессами дробления, для которых обычно применяется логнормальное распределение. Параметры логнормального распределения частиц по сечениям могут быть определены с использованием ненормализованных моментов третьего порядка и выше. Кроме того, набор ненормализованных моментов высших порядков может быть использован как сигнатура выборочных сечений, полученных по изображениям частиц. В перспективе указанная сигнатура может выступать как минимальный набор параметров, предназначенных для идентификации аэрозоля для заданной местности. Это открывает новые возможности для оценки концентрации аэрозоля по данным космического и наземного мониторинга.