Восстановление характеристик атмосферного аэрозоля по данным оптических измерений

• Автор: Саноцкая, Надежда Александровна
• Шифр специальности: 25.00.30
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 122 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ЗАДАЧА ИНТЕРПРЕТАЦИИ ДАННЫХ ОПТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ ХАРАКТЕРИСТИК АТМОСФЕРНОГО АЭРОЗОЛЯ
ВЫВОДЫ
2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК АТМОСФЕРНОГО АЭРОЗОЛЯ
2.1 Рассеяние и ослабление излучения неоднородной частицей
2.2 Особенности расчетных алгоритмов
ВЫВОДЫ
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК МИКРОСТРУКТУРЫ АТМОСФЕРНОГО АЭРОЗОЛЯ
3.1 Результаты анализа данных оптических измерений характеристик атмосферного аэрозоля
3.2 Результаты моделирования направленного рассеяния
3.3 Результаты моделирования рассеяния и ослабления
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в практике определения концентраций загрязняющих веществ используются, в основном, контактные методы измерений. В частности, оптическими счетчиками частиц и фильтровыми аспирационными устройствами измеряются параметры аэрозоля в непосредственной близости от этих приборов. Применение оптических методов позволяет автоматизировать процесс измерений.
Методы лидарного зондирования среды интенсивно разрабатываются в нашей стране и за рубежом для определения пространственного распределения атмосферного аэрозоля, газовых компонентов атмосферы.
Недостаток оптических методов состоит в том, что они не дают возможности непосредственного определения характеристик загрязнения атмосферы.
Применение лидарных методов может обеспечить оперативность выполнения измерений, их дистанционность и высокое пространственное разрешение. Таким образом, лидарная информация о природной среде важна для решения проблемы экологического мониторинга, в том числе, при возникновении чрезвычайных ситуаций, когда отсутствует доступ к объектам мониторинга и его выполнение использующимися методами контактных измерений невозможно.
Вместе с тем, разработка метода лидарного зондирования атмосферы предполагает решение обширной научной проблемы, предусматривающее учет ряда особенностей приемопередающей аппаратуры, особенностей распространения излучения в рассеивающей среде, а также решение проблемы интерпретации лидарной информации.
Работа посвящена проблеме интерпретации результатов определения характеристик атмосферного аэрозоля оптическими методами и направлена на совершенствование этих методов. Рассматриваются вопросы достоверности, с которой оптические характеристики атмосферного

аэрозоля определяются по результатам измерений оптическими счетчиками частиц, по сигналам обратного рассеяния.
Решение проблемы совершенствования методов атмосферной оптики в настоящее время приобретает особую актуальность в связи со сложностью параметризации оптико-микроструктурных свойств аэрозольных частиц.
Таким образом, па современном этапе создания оптических технологий мониторинга аэрозоля приоритетным является решение проблемы получения достоверной количественной информации.
Состояние вопроса. Мониторинг атмосферного аэрозоля оптическими методами относится к наиболее активно развиваемым направлениям геофизики. Важные для решения проблемы результаты получены многими исследователями в нашей стране и за рубежом. В настоящее время достигнуты значительные успехи в решении комплексной научной проблемы создания аппаратуры для определения физических характеристик атмосферного аэрозоля.
Решению проблемы мониторинга атмосферного аэрозоля оптическими методами посвящены монографии, в том числе /1-4/ и многочисленные статьи. Развитие оптических методов мониторинга атмосферного аэрозоля невозможно без учета достижений в области исследования распространения излучения в среде и в области развития оптической техники /5-18/.
Вместе с тем, требуются дальнейшие усилия в области разработки методов интерпретации информации, получаемой оптическими приборами.
В частности, вводятся предположения об оптической однородности среды вдоль трассы зондирования, о зависимости между коэффициентом ослабления и коэффициентом обратного рассеяния и др. /1, 10, 14, 19-22/. Однако достоверность определения искомых параметров часто оказывается недостаточной при применении этого подхода к интерпретации данных. Это снижает точность определения искомых величин, а требование реалистичности предположений существенно усложняет проблему.

Для интерпретации найденного результата следует учесть, что фотоэлектрический счетчик градуируется частицами определенного сорта, например, латэксами полистирола /49/.
Таким образом, в одних условиях (рис. 3.26) оптические свойства градуировочных частиц соответствуют оптическим свойствам натурных частиц, в других условиях (рис. 3.2а) - нет.
I п N

10 8 Т

0 1 1
-0,9 0 1,85 3 |п
♦ данные счетчика АЗ-5 данные устройства АУ
Рис.3.2а. Спектры размеров частиц в п. Воейково, 1978 (/28/) с = 0,1 км'1