Перспективы совместного использования лидара и радара спутникового базирования для исследования микрофизических характеристик перистых облаков

До сих пор микрофизические характеристики (например, размер и форма), а также плотность распределения кристаллических частиц перистых облаков недостаточно изучены по причине большой изменчивости во времени и пространстве, а также из-за трудностей полевых измерений. Эти характеристики являются крайне необходимыми для включения в современные модели климата. В настоящее время перистые облака широко исследуются с помощью различных наземных, бортовых и космических приборов. Среди таких приборов наиболее перспективными, пожалуй, являются лидары и радары, обеспечивающие активное дистанционное зондирование облаков. Если ранее использовались наземные приборы, то в настоящее время облака изучаются космическими приборами, например, лидаром на борту спутника CALIPSO и радаром на борту спутника CloudSat. Также в ближайшее время лидар и радар будут совместно работать на спутнике EarthCARE. Совместное зондирование лидаром и радаром одного и того же объема перистого облака является многообещающим методом восстановления как удельного числа кристаллов в облаке, так и микрофизических параметров кристаллов льда, поскольку распределения ледяных кристаллов и их микрофизические характеристики при таких измерениях остаются одинаковыми.
Расчеты матриц обратного рассеяния проводились для длин волн лидара 0,355 и 0,532 мкм и для радаров (94 и 35 ГГц) с длинами волн 3189 и 8565 мкм. Моделировались следующие формы частиц: гексагональные столбики и пластинки, агрегаты, bullet-rosette, дроксталлы, частицы произвольной формы, а также сферические частицы. Максимальный размер частиц варьировался в диапазоне от 10 до 10000 мкм.
При расчете матриц обратного рассеяния света использовался метод физической оптики в случае лидара, а для длин волн радара – расчеты матриц обратного рассеяния микроволнового излучения выполнялись в приближении дискретных диполей, разработанном М. Юркиным.
Расчет матриц рассеяния света для ледяных кристаллических частиц перистых облаков выполнен при финансовой поддержке гранта Президента РФ МД-3149.2022.1.5.