Методика решения задач многоволнового лидарного зондирования в применении к глобальному мониторингу параметров атмосферных аэрозолей

• Автор: Колготин, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 25.00.30
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 186 с. : 25 ил.

Оглавление

Перечень основных сокращений

Введение
Глава 1. ОБЩАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ МНОГОВОЛНОВОГО ЛИДАРНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ В ПРИМЕНЕНИИ К ГЛОБАЛЬНОМУ МОНИТОРИНГУ ПАРАМЕТРОВ АТМОСФЕРНЫХ АЭРОЗОЛЕЙ
1.1. Многоволновой аэрозольный лидар. Данные, измеряемые при многоволновом лидарном зондировании
1.2. Основное лидарное уравнение. Оптические свойства аэрозолей, определяемые по данным многоволнового лидарного зондирования
1.3. Целевые параметры аэрозолей, восстанавливаемые на основе оптических данных. Общая постановка задач многоволнового лидарного

зондирования

1.4 Выводы к первой главе

Глава 2. АЛГОРИТМ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ АЭРОЗОЛЕЙ, СОСТОЯЩИХ ИЗ СФЕР И СЛУЧАЙНО ОРИЕНТИРОВАННЫХ СФЕРОИДОВ

2.1. Концептуальная модель

2.2. Математическая модель
2.3. Прямая задача. Анализ её ядра и пространства решений
2.4. Постановка обратной задачи. Её анализ, выбор метода решения
2.5. Алгоритм решения обратной задачи
2.6. Численная реализация регуляризирующего алгоритма
2.7. Численный эксперимент
2.8. Оценка погрешности восстановления коэффициентов рассеяния, поглощения и альбедо однократного рассеяния
2.9. Выводы ко второй главе
Глава 3. ДВУМЕРНЫЙ РЕГУЛЯРИЗИРУЮЩИЙ АЛГОРИТМ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ ПАРАМЕТРОВ АЭРОЗОЛЕЙ
3.1. Концептуальная модель
3.2. Математическая модель
3.3. Постановка двумерной обратной задачи. Построение её решения
3.4. Двумерный регуляризирующий алгоритм решения обратной задачи
3.5. Численная реализация двумерного регуляризирующего алгоритма
3.6. Численный эксперимент
3.7. Семейство методов на базе двумерной концепции математической
модели
3.8. Выводы к третьей главе
Глава 4. БЫСТРЫЙ АЛГОРИТМ ЛИНЕЙНОЙ ОЦЕНКИ ПОЛЯ ПАРАМЕТРОВ АЭРОЗОЛЕЙ ПО ДАННЫМ ЛИДАРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
4.1. Концептуальная модель
4.2. Построение устойчивого решения обратной задачи. Его обоснование и
оценка точности
4.3. Быстрый алгоритм решения обратной задачи
4.4. Численная реализация быстрого алгоритма
4.5. Численный эксперимент
4.6. Семейство методов на базе метода линейной оценки
4.7. Выводы к четвертой главе
Глава 5. ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ. ПРОВЕРКА ДОСТОВЕРНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДИКИ
5.1. Эксперимент по измерению минеральной пыли в Африке
5.2. Эксперимент по измерению продуктов горения биомассы в Европе
5.3. Эксперимент по измерению урбанистического аэрозоля в Северной
Америке и в Европе
5.4. Деятельность по разработке, внедрению и применению методики
5.5. Выводы к пятой главе
Заключение
Библиографический список используемой литературы
Приложения
Приложение 1 Приложение

ми, полученными для образцов пыли в лабораторных условиях:
- характеристическое отношение еварьируется от £,=1.44 до £-тах=3.00. Когда речь идет о сфероидной частице, под её размером понимается радиус сферической частицы аналогичного объёма. Пусть также фракция сфероидов составляет некоторую долю т) в общем объёме и не зависит от размера частиц г
опг) = п ф) (12)
Распределение по размерам сферической фракции аэрозолей определяется автоматически как
if{r) = (-rj)u(r) (13)
2.2. Математическая модель
Оптические свойства аэрозолей g,(X) характеризуются такими коэффициентами, как ослабления (i-a), обратного рассеяния, поляризованного параллельно (г=/31|) и перпендикулярно (/=/?1) падающему излучению на длине волны Я. Они связаны с РАР интегральным преобразованием с ядром К,{Я,т,г) следующим образом
J K,{X,m,r)u(r)dr = g,(X), i=a, Д, Д. (14)
rmin
Здесь параметр m-mR - imj характеризует комплексный показатель преломления (КПП) аэрозолей. Принимая во внимание, что аэрозоли являются смесью сфер и случайно ориентированных сфероидов, данное интегральное преобразование примет вид
[(1 - п)К; (Я, т, г) + пКГ (Я, т, r)]o(r)dr = gt (Я) (15)
с ядром
К, (Я, т, г) = (1 - т;)К; (Я, тп, г) + г, К” (Л,пг,г) (16)
Г1ТвХ