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