Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 3. С. 223-230

Лидарное зондирование аэрозольных загрязнений в атмосфере по маршруту Санкт-Петербург – Воронежская область – Белгородская область

Д.А. Самуленков 1 , М.В. Сапунов 1 , И.Н. Мельникова 2, 3 
1 Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
2  -, Санкт-Петербург, Россия
3 Российский государственный гидрометеорологический университет, Санкт-Петербург
Одобрена к печати: 02.04.2020
DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-3-223-230
В данной статье приводятся результаты измерений, выполненных мобильным и стационарным лидарными комплексами с 17 по 20 мая 2019 г. Проведено сравнение параметров аэрозольных загрязнений в разных регионах России: Белгородской обл., Воронежской обл., Санкт-Петербурге. Для отслеживания метеорологической ситуации перед измерениями аэрозольным лидаром проводились измерения скорости и направления ветра доплеровским лидаром. Выполнено сравнение коэффициентов обратного рассеяния и ослабления лидарного сигнала с целью определения верхней границы пылевого облака в разных регионах, проведена обработка полученных оптических данных для расчёта микрофизических параметров аэрозоля, приведены значения численной и объёмной концентрации аэрозольных частиц, посчитан средний радиус аэрозольных частиц. Отмечено, что наибольшая плотность аэрозольной шапки с концентрацией частиц около 4500 1/см3 зафиксирована над Санкт-Петербургом в приземном слое на высоте 300 м. Концентрация частиц плавно снижается с увеличением высоты. Минимальная концентрация аэрозольных частиц отмечается в Воронежской обл. с концентрацией 2000 1/см3 на высоте 300 м, остаётся такой же до высоты 1200 м и затем резко снижается. Для Белгородской обл. характерны различия в концентрации аэрозольных частиц в приземном слое: в точке Белгород 1 на высоте 300 м концентрация равна 1800 1/см3, в точке Белгород 2 она примерно в два раза больше — 3500 1/см3. Для обоих случаев отмечается повышение концентрации аэрозольных частиц на высоте 1400 м: точка Белгород 1 — 2900 1/см3, Белгород 2 — 4000 1/см3. Что, по всей видимости, связано с переносом с юго-запада, где в большом количестве расположены сельскохозяйственные территории. При расчёте диаметра аэрозольных частиц во всех точках измерений преобладали частицы со средним радиусом 0,1 мкм.
Ключевые слова: лидар, атмосферное загрязнение, аэрозоль
Полный текст

Список литературы:

  1. Веселовский И. А. Дистанционная лазерная диагностика аэрозольных и газовых составляющих атмосферы методами романовского и упругого рассеяния: дис. … д-ра физ.-мат. наук. М., 2005. 391 с.
  2. Гинзбург А. С., Мельникова И. Н., Новиков С. С., Фролькис В. А. Простая радиационная модель безоблачной и облачной атмосферы // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 1. С. 226–244. URL: https://doi.org/10.21046/2070-7401-2017-14-1-226-244.
  3. Донченко В. К., Самуленков Д. А., Мельникова И. Н., Борейшо А. С., Чугреев А. В. Лазерные системы Ресурсного Центра СПбГУ. Возможности, постановка задач и первые результаты // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10. № 3. С. 122–132.
  4. Колготин А. В. Методика решения задач многоволнового лидарного зондирования в применении к глобальному мониторингу параметров атмосферных аэрозолей: дис. … д-ра физ.-мат. наук. СПб., 2014. 211 с.
  5. Мельникова И. Н., Донченко В. К., Самуленков Д. А., Сапунов М. В., Борейшо А. С., Васильев Д. Н., Коняев М. А., Чугреев А. В., Двинянина О. В., Миляев В. Б., Короленко Л. И., Цибульский В. В. Новые возможности мониторинга атмосферных загрязнений в Северо-Западном регионе РФ // Инновации. 2014. № 11. С. 2–7.
  6. Самуленков Д. А., Мельникова И. Н., Донченко В. К., Сапунов М. В. Исследование загрязнений атмосферы с помощью лидарного мониторинга // Ученые записки Российского гос. гидрометеоролог. ун та. 2017. № 48. C. 266–280.
  7. Brook R. D., Shin H. H., Bard R. L., Burnett R. T., Vette A., Croghan C., Thornburg J., Rodes C., Williams R. Exploration of the Rapid Effects of Personal Fine Particulate Matter Exposure on Arterial Hemodynamics and Vascular Function during the Same Day // Environmental Health Perspectives. 2011. V. 119. No. 5. P. 432–444. URL: https://doi.org/10.1289/ehp.1002107.
  8. Bunkin A. F., Pershin S. M. Lidar measurement of dynamics of spatial characteristics of aerosol in boundary atmospheric layer under urban conditions // Physics of Wave Phenomena. 2005. V. 13. No. 1. P. 37–43.
  9. Bunkin A. F., Voliak K. I. Laser Remote Sensing of the Ocean: Methods and Applications. N. Y.; Chichester; Weinheim; Brisbane; Singapore; Toronto: John Wiley and Sons, 2001. 244 p.
  10. Fischer P. H., Marra M., Ameling C. B., Gerard H., Beelen R., de Hoogh K., Breugelmans O., Kruize H., Janssen N. A. H., Houthuijs D. Environmental Health Perspective Air Pollution and Mortality in Seven Million Adults: The Dutch Environmental Longitudinal Study (DUELS) // Environmental Health Perspectives. 2015. V. 123. No. 7. P. 697–704. URL: https://doi.org/10.1289/ehp.1408254.
  11. Goers U. B. Laser remote sensing of sulfur dioxide and ozone with the mobile differential absorption lidar ARGOS // Optical Engineering. 1995. V. 34. No. 11. P. 3097–3102. URL: https://doi.org/10.1117/12.213584.
  12. Immler F., Beninga I., Ruhe W., Stein B., Mielke B., Rutz S., Terli Ö., Schrems O. A new LIDAR system for the detection of Cloud and aerosol backscatter, depolarization, extinction, and fluorescence // Proc. 23rd Intern. Laser Radar Conf. (ILRC 2006). 2006. P. 35–38.
  13. Ismail S., Browell E. V. Lidar: Differential Absorption Lidar // Encyclopedia of Atmospheric Sciences. 2nd ed. 2015. V. 3. P. 277–288.
  14. Mallone S., Stafoggia M., Faustini A., Gobbi G. P., Marconi A., Forastiere F. Saharan Dust and Associations between Particulate Matter and Daily Mortality in Rome, Italy // Environmental Health Perspectives. 2011. V. 119. No. 10. P. 875–888. URL: https://doi.org/10.1097/01.ede.0000362907.77717.07.
  15. Measures R. M. Laser Remote Sensing. Fundamentals and Applications. N. Y.; Toronto; Singapore: John Wiley and Sons, 1985. 524 p.
  16. Pershin S., Lyash A., Makarov V. Atmosphere remote sensing by microjoule pulses of diode-laser // Physics of Vibration. 2001. V. 9. No. 4. P. 256–260.