Двадцатая международная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА (Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)»
XX.D.207
Совместное применение лидара упругого рассеяния и нефелометра для интерпретации обратного сигнала через эквивалентную среду
Арумов Г. П. (1), Бухарин А. В. (1)
(1) Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Лидар обратного рассеяния предназначен для измерения коэффициентов обратного рассеяния (КОР) и экстинкции (КЭ). Для микрофизической интерпретации рассеивающему слою может быть сопоставлен эквивалентный слой, состоящий из монодисперсных частиц. Этот слой имеет такие же базовые коэффициенты и угловую трансформацию пучка, как исследуемый слой. Микроструктура эквивалентного слоя может быть определена по измерениям сигнала обратного рассеяния на отдельных частицах и сопоставлена базовым лидарным коэффициентам. Рассмотрен способ калибровки сигнала обратного рассеяния для коаксиальных схем дистанционного зондирования с помощью отражающих сфер. Получено выражение для коэффициента, связывающего сигнал обратного рассеяния с КОР. Динамические диапазоны обратных сигналов из атмосферы и от проводящей сферы сопоставимы друг с другом. Преимуществом использования сфер является возможность использования схем калибровок без установки аттенюаторов. Микрофизическая интерпретация обратного сигнала от рассеивающей среды основана на применении ненормализованных моментов. Ненормализованный момент k-ого порядка представляет собой сумму соответствующих степеней для площади поперечных сечений частиц. Отношение второго и первого моментов для площади поперечных сечений частиц дает эквивалентное сечение. Отношение квадрата ненормализованного момента первого порядка к ненормализованному моменту второго порядка дает информацию о количестве (концентрации) эквивалентных частиц. Измерения эквивалентной концентрации являются относительными. Для этого могут использоваться сигналы обратного и прямого рассеяния на отдельных частицах, а так же цифровые фотографии. Наличие концентрации эквивалентнх частиц и коэффициентов КЭ и КОР позволяет определять дифференциальное сечение обратного рассеяния и сечение экстинкции на эквивалентной частице. Предлагаемый подход имеет перспективы применения для исследования рассеивающих обектов, состоящих из полидисперсных и несферических частиц. Такие частицы содержатся в приземном слое атмосферы. Для приземного слоя атмосферы могут использоваться лидары с предельно малым безопасным для глаз уровнем зондирующего излучения с приемным каналом, работающим в режиме счета фотонов.
Ключевые слова: коэффициент обратного рассеяния, коэффициент экстинкции, эквивалентное сечение, эквивалентная среда, концентрация, дистанционное зондирование, проводящая сфера, перфорированный экран, рассеивающий слой, геометрический форм фактор, лидар
Литература:
- Veslovskii I., Kolgotin A., Griaznov V., Muller D., Wandinger U., and Whiteman D. N. Inversion with regularization for the retrieval of tropospheric aerosol parameters from multiwavelength lidar sounding // Applied Optics. 2002. V. 41. No. 18. P. 3685-3699.
- Arumov G. P., Bukharin A. V. Use of non-normalized moments for determining the statistical parameters of nonspherical particles from their images // Measurement Techniques. 2018. V. 60. No. 11. P. 1102-1108.
- Bohren C. F., Huffman D. R. Absorption and scattering of light by small particles // New York: Wiley, 1983. P. 545.
Презентация доклада
Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов
401