Многочастотное лидарное зондирование атмосферного аэрозоля в условиях информационной неопределенности
С.А. ЛЫСЕНКО, М.М. КУГЕЙКО, В.В. ХОМИЧ
Белорусский государственный университет, 220030, г. Минск, пр. Независимости, 4, Беларусь lisenko@bsu.by
Ключевые слова: аэрозоль, оптические параметры, микрофизические параметры, многочастотное зондирование, обратная задача, бескалибровочный метод, aerosol, optical parameters, microphysical parameters, multifrequency sensing, inverse problem, calibration-free method
Страницы: 404-413 Подраздел: ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ АТМОСФЕРЫ, ГИДРОСФЕРЫ И ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ
Аннотация
Предложен метод решения обратной задачи многочастотного лидарного зондирования атмосферного аэрозоля, позволяющий восстанавливать пространственные распределения объемных концентраций аэрозольных компонентов, интегральное по трассе зондирования распределение аэрозольных частиц по размерам и комплексный показатель преломления частиц без каких-либо дополнительных данных для калибровки лидара и доопределения обратной задачи. Метод основан на предположении, что средние размеры, дисперсии размеров и комплексные показатели преломления частиц каждой аэрозольной компоненты не меняются вдоль трассы зондирования, а количество спектральных каналов лидара больше количества аэрозольных компонентов. В этом случае система уравнений для спектрально-пространственных отсчетов лидарного сигнала оказывается переопределенной, и ее численное решение позволяет определять не только микрофизические параметры аэрозоля, но и калибровочные константы лидара на его рабочих длинах волн. Приведены примеры обработки лидарных сигналов упругого и комбинационного рассеяния модельной аэродисперсной среды на длинах волн λ0 = 0,355; 0,532; 1,064 мкм и λR = 0,387; 0,607 мкм соответственно. Показано, что микрофизические параметры мелкодисперсной компоненты аэрозоля (размерами до 1-2 мкм) восстанавливаются из сигналов с погрешностями < 10%, а погрешности определения микрофизических параметров грубодисперсных частиц существенно зависят от величины их вклада в оптическое пропускание среды. Коэффициенты аэрозольного ослабления и обратного рассеяния, рассчитываемые по восстановленным микрофизическим параметрам аэрозоля, отличаются от их фактических значений на единицы процентов.
DOI: 10.15372/AOO20160507 |