Двадцать первая международная конференция "СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
XXI.D.135
Миниатюризация лидаров для создания режима зондирования малых объёмов при постоянном значении сигнала обратного рассеяния
Арумов Г. П. (1), Бухарин А. В. (1)
(1) Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Для лидара с предельно малыми размерами обратный сигнал из атмосферы сосредоточен на малых расстояниях до нескольких десятков сантиметров. В этом случае зондирующая схема трансформируется в микролидар. Минимизация зондируемого объёма приводит к режиму регистрации обратного сигнала из атмосферы в виде световых импульсов от отдельных частиц, и непрерывного излучения от рассеяния на молекулах. Рассеянию на молекулах можно сопоставить табличное значение коэффициента обратного рассеяния (КОР). Среднее значение КОР от аэрозольной компоненты можно оценивать по уровню молекулярного рассеяния. Суммарное значение КОР может быть сопоставлено измеряемому сигналу для заданной рассеивающей среды в режиме реального времени. Данный вид калибровки использует оптическую модель атмосферы для сопоставления непрерывной части обратного сигнала коэффициента обратного рассеяния на молекулах. Используя принцип подобия по схеме микролидара можно изготовить минилидар в увеличенном масштабе. В этом случае средние значения сигналов обратного рассеяния из атмосферы для обеих схем равны. Минилидар регистрирует обратный сигнал от нескольких метров до нескольких десятков метров. В отличие от микролидара, калибровка минилидара с помощью эталонных рассеивающих объектов определяется прямыми измерениями и не использует оптическую модель атмосферы для определения суммарного значения КОР. Однако для разделения молекулярной и аэрозольной компоненты КОР по-прежнему требуется применение оптической модели атмосферы. Минилидар позволяет измерять объём области зондирования посредством применения перфорированных экранов. Для микролидара, изготовленного по схеме минилидара, зондируемый объём обратно пропорционален четвёртой степени коэффициента подобия. Представленный подход имеет перспективы применения для исследования приземного слоя атмосферы, так как позволяет оперативно производить совместную калибровку микролидаров и минилидаров для измерения КОР.
Ключевые слова: микролидар, минилидар, оптимальная схема, калибровка, аэрозоль, молекулы, рассеяние, коэффициент обратного рассеяния, коэффициент подобия, рассеивающая среда, атмосфера, зондирование, объём
Литература:
- Арумов Г. П., Бухарин А. В., Макаров В. С. Трёхмерные отражающие объекты в задаче моделирования лидарного сигнала от рассеивающего слоя // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 4. С. 328–334. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-4-328-334.
- Ахманов С. А., Дьяков Ю. Е., Чиркин А. С. Введение в статистическую радиофизику и оптику // Наука. 1981. 640 с.
- Bohu Liu, Chengtian Song & Yabo Duan. The characteristics simulation of FMCW laser backscattering signals // Optical Review. 2018. V. 25, P. 197–204. doi.org/10.1007/s10043-018-0406-7.
- Izhovkina N. I., Artekha S.N., Erokhin N.S., Mikhailovskaya L.A. Aerosol, plasma vortices and atmospheric processes // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2018. V. 54. No. 11. P. 1513–1524. DOI: 10.1134/S0001433818110038.
Презентация доклада
Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов
139