Вертикально-временная структура стратосферного аэрозольного слоя по результатам лазерного зондирования

• Автор: Ельников, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 255 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. МЕТОДИЧЕСКИЕ И АППАРАТУРНЫЕ АСПЕКТЫ ЛАЗЕРНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ СТРАТОСФЕРНОГО АЭРОЗОЛЯ

1.1. Основы ЛАЗЕРНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ СТРАТОСФЕРНОГО АЭРОЗОЛЯ

1.1.1. Оптические характеристики, описывающие

взаимодействия лазерного излучения с атмосферой

1.1.1а. Молекулярное рассеяние

1.1.16. Аэрозольное рассеяние и поглощение

1.1.2. Уравнение лазерной локации и лидарная техника

1.2. Одночастотное лазерное зондирование стратосферного аэрозоля

1.2.1. Аппаратурные искажения лидарных сигналов

1.2.2. Определение аэрозольных характеристик из лидарных данных.
1.2.3. Влияние на профили Я{Н) априори задаваемого ^
лидарного отношения
1.3. Определение оптических и микроструктурных параметров АЭРОЗОЛЕЙ ИЗ ДАННЫХ ЛАЗЕРНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ НА НЕСКОЛЬКИХ ДЛИНАХ ВОЛН
1.3.1. Двухчастотное лазерное зондирование
1.3.1а. Качественный анализ размеров аэрозольных
частиц по параметру Ангстрема
1.3.16. Разделение молекулярной и аэрозольной составляющих лидарного сигнала
1.3.2. Обращение данных многочастотного лазерного зондирования . 63 ВЫВОДЫ по главе
Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ СТРАТОСФЕРНОГО АЭРОЗОЛЬНОГО СЛОЯ ПО ВРЕМЕННОМУ ПОВЕДЕНИЮ ИНТЕГРАЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ОБРАТНОГО АЭРОЗОЛЬНОГО
РАССЕЯНИЯ
2.1. Общая характеристика временного поведения аэрозольного наполнения стратосферы
2.1.1. Временной ход В^ согласно наблюдениям лидарной
обсерватории Гармиш-Партенкирхен
2.1.2. Классификация состояния стратосферного аэрозольного слоя на основе данных, полученных на Сибирской лидарной станции
2.2. Временная динамика аэрозольного наполнения
стратосферы в период 1986-1
2.3. Динамика вулканогенного аэрозоля в стратосфере
2.3.1. Сравнение временных ходов В£я на мировой сети
лидарных станций
2.3.2. Время распада стратосферного аэрозоля вулканического происхождения
2.3.3. Общее содержание озона и аэрозольное наполнение стратосферы
ВЫВОДЫ по главе
Глава 3. ВЕРТИКАЛЬНАЯ СТРУКТУРА СТРАТОСФЕРНОГО АЭРОЗОЛЬНОГО СЛОЯ ПРИ НАЛИЧИИ ВУЛКАНОГЕННОГО АЭРОЗОЛЯ (ПРИ НАЛИЧИИ ВУЛКАНОГЕННОГО АЭРОЗОЛЯЯ)
3.1. Следы извержения вулкана Дель-Руис (Колумбия)
в стратосфере над Томском
3.2. Стратосферный аэрозольный слой после извержения
вулкана Пинатубо в июне 1991 на Филиппинах
3.2.1. Лидарные исследования продуктов извержения
вулкана Пинатубо над Томском в июле 1991 г
3.2.1а. Вертикальная структура С АС и синоптическая
обстановка в данный период
3.2.16. Вулканогенные аэрозольные слои и стратосферный озон
3.2.1 в. Микроструктура и оптические характеристики аэрозольных слоев, полученные обращением лидарных данных
3.2.2. Вертикально-временная структура оптических
характеристик стратосферного аэрозоля
3.2.2а. Отдельные профили отношения рассеяния
3.2.26. Вариации вертикальной стратификации К(Н) ото дня
ко дню
3.2.2в. Средние профили коэффициента обратного
аэрозольного рассеяния основных сезонов
3.2.3. Лидарные измерения САС по программам ЬАТСЖ и ЫТЕ
3.3. Процессы оседания и укрупнения вулканогенного
аэрозоля в старосфере
3.3.1. Оседание аэрозольных слоев вулканогенного происхождения
3.3.2. Процессы укрупнения вулканогенного аэрозоля

3.3.2а. Качественные исследования увеличения размеров
аэрозольных частиц и их оседание
3.3.26. Результаты обращения данных многочастотного зондирования
ВЫВОДЫ по главе
Глава 4. ВЕРТИКАЛЬНАЯ СТРУКТУРА СТРАТОСФЕРНОГО АЭРОЗОЛЬНОГО СЛОЯ ПРИ ДЛИТЕЛЬНЫХ ОТСУТСТВИЯХ ВУЛКАНИЧЕСКИХ ИЗВЕРЖЕНИЙ (ПЕРИОДЫ «Р» И «Ф»)
4.1. Описание вертикального распределения стратосферного аэрозоля В РЕЛАКСАЦИОННЫХ И ФОНОВЫХ УСЛОВИЯХ НА ОСНОВЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
4.1.1. Высотные хода статистических параметров вариаций отношения рассеяния
4.1.1а. Среднее, дисперсия, асимметрия и эксцесс высотных
вариаций профилей отношения рассеяния по сезонам
4.1.16. Средние профили отношения рассеяния и
коэффициентов обратного аэрозольного рассеяния основных сезонов (зима, лето)
4.1.2. Межуровневые корреляционные функции отношения
рассеяния
4.1.2а. Межуровневые корреляционные функции в традиционном
представлении
4.1.26. Межуровневая взаимосвязь отношения рассеяния для зимы
и лета во всем исследуемом диапазоне высот стратосферы
4.1.3. Собственные вектора отношения рассеяния для сезонов
4.1.4. Сравнение корреляционных матриц и собственных векторов
отношения рассеяния, озона, температуры и скорости ветра
4.1.4а. Корреляционные матрицы
4.1.4 6. Собственные вектора
4.1.5. Взаимосвязь отношения рассеяния с температурой, давлением
и скоростью ветра
4.2. МЕЖГОДОВЫЕ ВАРИАЦИИ ОТНОШЕНИЯ РАССЕЯНИЯ И КРИТЕРИИ ФОНОВОГО СОСТОЯНИЯ САС
4.2.1. Межгодовые вариации отношения рассеяния
4.2.2. Критерии фонового состояния САС
ВЫВОДЫ по главе 4

лидарного комплекса, на котором начали проводиться рутинные наблюдения за стратосферным аэрозолем, положенные в основу представленных в работе исследований, приведена на рис.1.1 [13]. В качестве комментария к ней и дополнения отметим следующее. Регистрация осуществлялась в режиме счета одноэлектронных импульсов. В качестве фотоприемника использовался ФЭУ-130, с выхода которого сигнальные импульсы усиливались, унифицировались и поступали на вход регистратора (СФ). Регистратор был выполнен в виде модуля мини-ЭВМ «Электроника-60» и располагался непосредственно на ее шине. Привязка системы регистрации к пространственному положению лазерного импульса осуществляется синхронизаций ее запуска с моментом излучения лазерного импульса. Перед полевой диафрагмой (ПД) располагался обтюратор (на схеме не обозначенный), перекрывающий входное окно ФЭУ в момент прихода лидарного сигнала от ближнего участка трассы зондирования, что предохраняло ФЭУ от вызываемых им перегрузок. Второй канал пидара задействовался при двухчастотном зондировании. Для этого в канал коллимирующей системы (КС) вводился селективный фильтр, работающий на пропускание одной длины волны и на отражение другой.
Наблюдения за стратосферным аэрозолем на данном комплексе были начаты в 1986 году. Уровню середины 80-х годов соответствовало и оборудование, входящее в комплект лидара. В дальнейшем по мере развития лазерной техники и электроники совершенствовались и соответствующие узлы лидара. В таблице 1.1 представлены технические параметры лидаров, которые применялись для зондирования в 1986-2000 гг. В ней под «базовыми» измерениями понимаются измерения, проводимые в рутинном режиме для обеспечения непрерывности ряда лидарных наблюдений. По мере необходимости эти «базовые» лидарные измерения дополнялись «эпизодическими» измерениями на дополнительных длинах волн зондирования, в частности, при многочастотном зондировании аэрозоля.