Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 6. С. 283-290
К вопросу об интерпретации базовых лидарных коэффициентов для лидара обратного рассеяния
Г.П. Арумов
1 , А.В. Бухарин
1 1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 05.12.2022
DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-6-283-290
Проанализированы возможности миниатюрного лидара упругого рассеяния, имеющего оптимальную коаксиальную схему зондирования. В такой схеме геометрический форм-фактор постоянен вдоль всей трассы. Для моделирования формы лидарного сигнала из однородной атмосферы без ослабления (аппаратной функции) на трассах с фиксированной дальностью могут использоваться стандартные экраны с модуляцией коэффициента пропускания. В отличие от обычных лидаров калибровка для измерения коэффициента обратного рассеяния может производиться как с применением стандартных рассеивающих поверхностей с известной угловой диаграммой обратного рассеяния, так и посредством отражающих сфер. Интерпретация микрофизических параметров рассеивающего слоя основана на применении модели эквивалентного слоя, состоящего из монодисперсных частиц. Микроструктура эквивалентного слоя определяется по измерениям сигналов обратного рассеяния на частицах рассеивающей среды с использованием ненормализованных моментов первого и второго порядков. Обосновано применение дифференциального сечения обратного рассеяния на отдельной частице для измерения концентрации эквивалентных частиц по коэффициенту обратного рассеяния. Предложенный способ актуален в задачах дистанционного зондирования приземных трасс лидарами с предельно малой энергией в импульсе с последующей микрофизической интерпретацией базовых коэффициентов.
Ключевые слова: коаксиальная схема, оптимальная схема, коэффициент обратного рассеяния, калибровка, эквивалентное сечение, ненормализованный момент, эквивалентная среда, концентрация, дистанционное зондирование, проводящая сфера, перфорированный экран, рассеивающий слой, геометрический форм фактор, лидар упругого рассеяния
Полный текстСписок литературы:
- Арумов Г. П., Бухарин А. В. Трехмерные экраны для измерения ненормализованных моментов // Измерительная техника. 2018. № 9. С. 44–48. DOI: 10.32446/0368-1025it-2018-9-44-48.
- Арумов Г. П., Бухарин А. В., Тюрин А. В. Использование статистически неоднородных экранов в задаче калибровки лидара по параметрам изображений частиц для приземного слоя атмосферы // Измерительная техника. 2014. № 3. C. 36–40.
- Арумов Г. П., Бухарин А. В., Макаров В. С. Трёхмерные отражающие объекты в задаче моделирования лидарного сигнала от рассеивающего слоя // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 4. С. 328–334. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-4-328-334.
- Бухарин А. В., Арумов Г. П., Блих Ю. М., Макаров В. С., Тюрин А. В. Модуляция излучения диодного лазера для формирования обратного сигнала, не зависящего от расстояния // Квантовая электроника. 2016. Т. 46. № 10. С. 877–882.
- Izhovkina N. I., Artekha S. N., Erokhin N. S., Mikhailovskaya L. A. Aerosol, plasma vortices and atmospheric processes // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2018. V. 54. No. 11. P. 1513–1524. DOI: 10.1134/S0001433818110038.
- Kavaya M. J., Menzies R. T. Lidar aerosol backscatter measurements: systematic, modeling, and calibration error considerations // Applied Optics. 1985. V. 24. No. 21. P. 3444–3453. https//doi.org/10.1364/AO.24.003444.
- Measures R. M. Laser Remote Sensing: Fundamentals and Applications. N. Y.: Wiley, 1984. 912 p.
- Veselovskii I., Kolgotin A., Griaznov V., Muller D., Wandinger U., Whiteman D. N. Inversion with regularization for the retrieval of tropospheric aerosol parameters from multiwavelength lidar sounding // Applied Optics. 2002. V. 41. No. 18. P. 3685–3699. https://doi.org/10.1364/AO.41.003685.