Дистанционное оптическое зондирование аэрозоля, температуры и основных малых газовых составляющих атмосферы

• Автор: Маричев, Валерий Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 270 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИДАРНОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ АЭРОЗОЛЯ
1Л. ЛИДАРНЫЙ МЕТОД УПРУГОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА
1ЛЛ. МЕТОДИКА ВОССТАНОВЛЕНИЯ АЭРОЗОЛЬНОЙ СТРАТИФИКАЦИИ АТМОСФЕРЫ
ИЗ ОДНОВОЛНОВЫХ ЛИДАРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
1Л .2 ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ РАСЧЕТА АЭРОЗОЛЬНОГО ОТНОШЕНИЯ РАССЕЯНИЯ ИЗ ЛИДАРНЫХ ДАННЫХ
1.2. АЭРОЗОЛЬНЫЙ УФ-В-ЛИДАР
1.3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОДНОВОЛНОВОГО ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРНОГО АЭРОЗОЛЯ
1.3.1. ФОНОВЫЙ СТРАТОСФЕРНЫЙ АЭРОЗОЛЬ
1.3.1.1. СЕЗОННЫЕ ПРОФИЛИ ВЕРТИКАЛЬНОЙ СТРАТИФИКАЦИИ АЭРОЗОЛЯ
1.3.1.2. ОСОБЕННОСТИ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ СВЯЗЕЙ СТРАТОСФЕРНОГО
АЭРОЗОЛЯ
1.3.1.3. ВРЕМЕННОЙ ХОД ВЫСОТЫ МАКСИМУМА ОТНОШЕНИЯ РАССЕЯНИЯ
1.3.1.4. АНОМАЛИИ ВЕРТИКАЛЬНОЙ СТРАТИФИКАЦИИ АЭРОЗОЛЯ В СТРАТОСФЕРЕ В ПЕРИОДЫ ВЫСОКОЙ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ
1.3.2. ВУЛКАНИЧЕСКИЙ СТРАТОСФЕРНЫЙ АЭРОЗОЛЬ
1.3.2.1. ОБНАРУЖЕНИЕ АЭРОЗОЛЬНОГО СЛОЯ В СТРАТОСФЕРЕ ОТ ИЗВЕРЖЕНИЯ ВУЛКАНА ДЕЛЬ РУИС
1.3.2.2. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ДИНАМИКА АЭРОЗОЛЬНОГО ОБЛАКА ОТ ИЗВЕРЖЕНИЯ ВУЛКАНА ПИНАТУБО НАД ТОМСКОМ
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 2. ЛИДАРНОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
2.1. МЕТОДИКА ЛАЗЕРНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПО МОЛЕКУЛЯРНОМУ (РЕЛЕЕВСКОМУ) РАССЕЯНИЮ СВЕТА
2.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРОФИЛЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ПО ЛИДАРНЫМ СИГНАЛАМ
МОЛЕКУЛЯРНОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА
2.3. МЕТОДИКА ЛАЗЕРНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СПОНТАННОГО КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ (СКР) СВЕТА
2.4. ЛИДАРНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ЗОНДИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

2.5. ЛИДАРНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (ВРТ)
В АТМОСФЕРЕ
2.5.1. СРАВНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ЗОНДИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В СТРАТОСФЕРЕ ЛИДАРОМ И МЕТЕОЗОНДОМ
2.5.2. РЕЗУЛЬТАТЫ ЛИДАРНЫХ ЗОНДИРОВАНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ В МЕЗОСФЕРЕ, СТРАТОСФЕРЕ И ТРОПОСФЕРЕ ЗЕМЛИ
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 3. ЛИДАРНОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ВОДЯНОГО ПАРА
3.1. ЛИДАРНЫЙ МЕТОД ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ (ДП) СВЕТА
3.1.1. АНАЛИЗ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ЛАЗЕРНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ВОДЯНОГО ПАРА МЕТОДОМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ
3.1.1.1. КРИТЕРИИ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ
3.1.1.2. ЗОНДИРОВАНИЕ ВОДЯНОГО ПАРА С УРОВНЯ ЗЕМЛИ
3.1.2. ВЛИЯНИЕ И УЧЕТ ФЛУКТУАЦИИ РАССЕИВАЮЩИХ СВОЙСТВ АТМОСФЕРЫ ПРИ ЗОНДИРОВАНИИ ГАЗОВЫХ КОМПОНЕНТ АТМОСФЕРЫ
3.1.3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБРАЩЕНИЕ ЛИДАРНЫХ ДАННЫХ
3.1.4. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА ДП ДЛЯ СЛУЧАЯ УЗКОЙ ИЗОЛИРОВАННОЙ ЛИНИИ ПОГЛОЩЕНИЯ
3.1.4.1. АНАЛИЗ АТМОСФЕРНЫХ ПРОФИЛЕЙ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПОГЛОЩЕНИЯ ВОДЯНОГО ПАРА
3.1.4.2. ОПТИМИЗАЦИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ НА ОСНОВЕ ХАРАКТЕРИСТИК АТМОСФЕРНЫХ ПРОФИЛЕЙ МКП
3.1.4.3. ВЛИЯНИЕ ФЛУКТУАЦИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАЖНОСТИ АТМОСФЕРЫ НА ТОЧНОСТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОФИЛЕЙ МКП
3.2. ЛИДАР ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ ДЛЯ ЗОНДИРОВАНИЯ ВОДЯНОГО
ПАРА
3.2.1. ПЕРЕДАТЧИК ЛИДАР А
3.2.2. СИСТЕМА СПЕКТРАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ (ССК)
3.2.3. ПРИЕМНАЯ СИСТЕМА
3.2.4. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ
3.3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЛИДАРНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ВЛАЖНОСТИ АТМОСФЕРЫ
3.3.1. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ПО ГОРИЗОНТАЛЬНЫМ ТРАССАМ
3.3.2. ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ПРОФИЛИ ВЛАЖНОСТИ В НИЖНЕМ СЛОЕ АТМОСФЕРЫ (0-2км.)

3.3.3. ВЫСОТНОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ВОДЯНОГО ПАРА
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 4. ЛИДАРНОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ ОЗОНА
4.1. АНАНЛИЗ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ЗОНДИРОВАНИЯ ОЗОНА МЕТОДОМ ДП С УРОВНЯ ЗЕМЛИ И ИЗ КОСМОСА
4.1. 1 .ЗОНДИРОВАНИЕ ОЗОНА С ЗЕМЛИ
4.1.2. ЗОНДИРОВАНИЕ ОЗОНА ИЗ КОСМОСА
4.2. АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА ДП ДЛЯ СЛУЧАЯ ПОЛОСЫ ПОГЛОЩЕНИЯ
4.2.1. КОРРЕКЦИЯ НА АЭРОЗОЛЬНОЕ РАССЕЯНИЕ
4.2.2. КОРРЕКЦИЯ НА ТЕМПЕРАТУРНУЮ ЗАВИСИМОСТЬ
4.2.3. ВЛИЯНИЕ ПОГЛОЩЕНИЯ ДРУГИМИ ГАЗАМИ
4.2..4. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПРОФИЛЕЙ ОЗОНА С УЧЕТОМ ТЕМПЕРАТУРНОЙ И АЭРОЗОЛЬНОЙ СТРАТИФИКАЦИИ: МОДЕЛИРОВАНИЕ И РЕАЛЬНЫЕ СИГНАЛЫ
4.3. ОЗОНОВЫЙ УФ-ЛИДАР
4.4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЛИДАРНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ОЗОНА
4.4.1. ВЕРТИКАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОЗОНА (ВРО) В УСЛОВИЯХ ФОНОВОГО СТРАТОСФЕРНОГО АЭРОЗОЛЯ
4.4.2. КАЧЕСТВЕННЫЕ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ПРОФИЛЕЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ОЗОНА
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 5. ОПТИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ЗОНДИРОВАНИЯ МГС И АЭРОЗОЛЕЙ В
АТМОСФЕРЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОЛНЕЧНОГО И ПРОЖЕКТОРНОГО
ИЗЛУЧЕНИЙ
5.1. ИЗМЕРЕНИЕ ИНТЕГРАЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ПО ОСЛАБЛЕНИЮ ИЗЛУЧЕНИЯ В
ПОЛОСЕ ПОГЛОЩЕНИЯ МОЛЕКУЛ Н20 (0,94 мкм)
5.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО СОДЕРЖАНИЯ МГС НА ПРИЗЕМНЫХ ТРАССАХ ПО
СПЕКТРАЛЬНОЙ ЯРКОСТИ ОБЪЕКТОВ
5.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО СОДЕРЖАНИЯ МГС ПО СПЕКТРАЛЬНОЙ ЯРКОСТИ НЕБА В ЗЕНИТЕ
Высота, км

отдельных статистически обеспеченных профилей. Получение суммарного профиля позволило снизить погрешность определения Я(Н) на высотах 30-35 км до значений менее '5%.
Для четырех сезонов были рассчитаны средние профили ЩН) и несмещённые среднеквадратичные отношения 8ЩН) в заданных точках высот. Результаты расчетов представлены на рис
8ЕСНЙ ЛЕТО ОСЕНЬ
Рис. 1.5. Усредненные по сезонам профили отношения рассеяния.
Как следует из рисунка 1.5, для всех сезонов в интервале высот 5-12 км наблюдаются большие значения отношения рассеяния, которые объясняются частично появлением в этой области высот циррусов.
Для летнего сезона, в меньшей степени - осеннего, характерно существование достаточно заметного минимума /2= 1.12 в области высот тропопаузы 12-16 км. Это приводит к выделению слоя Юнге с максимумом на высоте 18-20 км и плавным уменьшением К с- высотой. Для зимнего и весеннего профиля, наоборот, нельзя выделить область минимума отношения рассеяния и локализация слоя Юнге. Отношения рассеяния на