Оптическая диагностика свойств аэрозоля в локальных рассеивающих объемах и в столбе атмосферы

• Автор: Свириденков, Михаил Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 210 с. : ил.

Содержание
Введение

Список обозначений

Глава 1. Применение методов решения обратных задач в спектронефелометрии и спектрополяриметрии приземного аэрозоля
1.1. Адаптация итерационного алгоритма решения обратных задач к определению спектров размеров частиц аэрозоля по данным измерений с помощью УФ-нефелометра и спектрополяриметра ФАН

1.2. Активная спектронефелометрия приземного аэрозоля

1.2.1. Оценка нижней границы восстанавливаемых распределений частиц по размерам в экспериментах с использованием диффузионного отсекателя частиц
1.2.2. Определение зависимости факторов конденсационного роста и летучести от размера частиц аэрозоля
1.2.3. О соотношении между различными оптическими и микрофизическими характеристиками конденсационной активности аэрозоля
1.3. Анализ связей между содержанием сажи и концентрацией частиц различных размеров. Оценка альбедо однократного рассеяния

1.4. Корреляционные связи между микрофизическими параметрами приземного

аэрозоля
Основные результаты Главы
Глава 2. Статистический подход к оптической диагностике приземного аэрозоля
2.1. Анализ данных измерений на спектронефелометре СНУ и поляриметре ФАН методом главных компонент
2.1.1. Статистические характеристики спектральных зависимостей коэффициентов направленного светорассеяния
2.1.2. Статистический анализ данных измерений на нефелометре-поляриметре ФАН
2.2. Статистический анализ распределений частиц по размерам
2.3. Статистические связи между оптическими и микрофизическими параметрами аэрозоля

2.4. Прямой расчет объемной концентрации, эффективного размера и показателя преломления по данным измерений на нефелометре ФАН
2.5. Статистическая параметризация индикатрисы рассеяния света
Основные результаты Главы
Глава 3. Исследование оптических свойств и микроструктуры крупнодисперсной фракции аэрозоля методом солнечного ореола
3.1. Сравнение характеристик ореольного светорассеяния в различных регионах
3.2. Выделение индикатрисы однократного рассеяния из индикатрисы яркости
в малоугловом приближении с использованием преобразования Ганкеля
3.3. Аналитическая аппроксимация распределений частиц по размерам по данным измерений спектральной прозрачности и солнечного ореола
3.4. Итерационный метод восстановления индикатрисы однократного рассеяния по данным измерений яркости солнечного ореола и спектральной оптической толщины аэрозоля
3.5. Восстановление спектров размеров грубодисперсной фракции аэрозоля
без выделения сигнала однократного рассеяния
3.6. Определение объемной концентрации крупнодисперсной фракции аэрозоля по данным измерений индикатрисы яркости неба для одного угла рассеяния
3.6.1. Вывод эмпирического соотношения между ореольным рассеянием и объемным содержанием крупнодисперсного аэрозоля
3.6.2. Сопоставление с другими данными наблюдений
Основные результаты Главы
Глава 4. Определение радиационно-значимых характеристик аэрозоля непосредственно по данным наблюдений
4.1. Оценка среднего косинуса для обратностепенных распределений частиц
по размерам по параметру Ангстрема
4.2. Связь между характеристиками индикатрисы яркости безоблачного неба
и индикатрисы однократного рассеяния аэрозолем
4.3. Параметризация отношения потоков рассеянного и прямого солнечного излучения

4.3.1. Допущения, принятые при расчетах D/D отношения
4.3.2. Подбор аппроксимирующих соотношений
4.3.3. Чувствительность D/D отношения к изменению его аргументов
4.4. Коррекция результатов измерений рассеянной радиации приборами типа MFRSR
4.5. Определение альбедо однократного рассеяния по данным измерений яркости неба в солнечном альмукантарате и отношения потоков рассеянного и
прямого солнечного излучения
Основные результаты Главы
Глава 5. Усовершенствование методов интерпретации наблюдений спектральной прозрачности и яркости дневного неба
5.1. Развитие методик выделения безоблачных ситуаций
5.2. О возможности оценки размеров частиц полупрозрачных облаков по измерениям пропускания излучения солнечными фотометрами
5.2.1. Учет конечных угловых размеров солнца
5.2.2. Оценки размеров облачных частиц
5.3. Определение параметров микроструктуры аэрозоля по данным измерений спектральной оптической толщины аэрозоля и яркости неба в солнечном
альмукантарате
Основные результаты Главы
Глава 6. Оптическая диагностика некоторых специфических типов аэрозолей
6.1. Оптические и радиационные характеристики искусственных дымовых аэрозолей в видимой и УФ-областях спектра
6.2. Оптические свойства и микроструктура дымов лесных и торфяных пожаров в Подмосковье летом 2002 г
6.3. Исследование трансформации аэрозоля при формировании смога в
Пекине
Основные результаты Главы
Заключение
Литература
Приложение. Вывод формулы (4.12)

данные наблюдений какой-либо аэрозольной характеристики и величины относительной влажности воздуха, добиться корректного выявления этой связи практически невозможно.
Для того чтобы уйти от этих неизбежных проблем, в Институте оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН и ИФА им. А.М. Обухова РАН развивается подход, названный его создателями методом активной спектронефелометрии, в основу которого положен принцип раздельного исследования процессов изменчивости сухой основы аэрозольных частиц под воздействием внешних факторов и конденсационной активности аэрозоля.
Это достигается сочетанием наблюдений в мониторинговом режиме характеристик сухой основы аэрозольных частиц, и регулярным измерением зависимости их связи с относительной влажностью воздуха при искусственном контролируемом воздействии [196]. Дополнительным способом активного воздействия, который так же введен в практику ежедневных измерений в ИОА, является так называемый «термооптический» метод. Этот метод позволяет при контролируемом нагреве атмосферных частиц в диапазоне температур от температуры окружающего воздуха до Т = 250°С качественно оценить относительное содержание веществ с разной летучестью в составе аэрозольного вещества [75, 76]. Еще одним способом активного контролируемого воздействия на аэрозоль является изменение его дисперсного состава с помощью фильтров, импакторов, диффузионных отсекателей и т.д. Такого типа воздействие может дать возможность повысить информативность оптического образа относительно диапазонов размеров частиц, не подвергшихся дискриминации. Кроме того, подобного рода контролируемое изменение распределения частиц по размерам полезно с точки зрения оценки диапазона размеров, восстанавливаемого по решению обратной задачи, и оценки достоверности результатов обращения.
Для осуществления контролируемых воздействий на аэрозоль на аэрозольной станции ИОА [173] создана установка на основе нефелометра ФАН. С 2003 г. в практику обработки и интерпретации данных измерений, в том числе и при контролируемом воздействии на аэрозоль, внедряются подходы и конкретные программы, разработанные автором.