ISSN 0021-3454 (печатная версия)
ISSN 2500-0381 (онлайн версия)
Меню

5
Содержание
том 64 / Май, 2021
СТАТЬЯ

DOI 10.17586/0021-3454- 2021-64-5-384-391

УДК 551.501.7

МЕТОД РЕШЕНИЯ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ ЛИДАРНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ СЛАБОЗАМУТНЕННОЙ АТМОСФЕРЫ

Потапова И. А.
Российский государственный гидрометеорологический университет, Санкт-Петербург;


Бобровский А. П.
РГГМУ ; заведующий кафедрой


Ржонсницкая Ю. Б.
Российский государственный гидрометеорологический университет, Санкт-Петербург;


Саноцкая Н. А.
Российский государственный гидрометеорологический университет, Санкт-Петербург;


Михтеева Е. Ю.
Российский государственный гидрометеорологический университет;


Хлябич П. П.
Российский государственный гидрометеорологический университет;


Косцов В. В.
Российский государственный гидрометеорологический университет ; ст. преподаватель


Аннотация. Рассматривается проблема достоверности определения параметров аэрозоля методами лидарного зондирования. Представлены линеаризованные алгоритмы обработки сигналов лидарного зондирования слабозамутненной атмосферы. Для повышения точности результатов предлагается использовать метод наименьших квадратов с предварительно заданным значением фоновой засветки. Наряду с микроструктурными характеристиками аэрозольных частиц по экспериментальным данным трассометрических измерений определен приближенный коэффициент ослабления. С использованием результатов расчета фоновой засветки получено выражение для определения величины отклонения коэффициента ослабления от его приближенного значения. Точность определения коэффициента ослабления при решении системы из двух уравнений получается выше, чем при решении системы из трех уравнений, но недостаточна в случае посылки одного импульса. В целях повышения точности проанализировано большое количество значений эхо-сигнала на трассе зондирования. Исследование выполнено для типичных параметров аэрозоля слабозамутненной атмосферы и типичных характеристик лидаров.
Ключевые слова: однородная атмосфера, коэффициент ослабления, коэффициент обратного рассеяния, лидарное уравнение, фоновая засветка

Список литературы:
  1. Егоров А. Д., Косцов В. В., Калиничев Д. В., Куклин О. А., Потапова И. А., Хлябич П. П. Модель расчета оптических характеристик кристаллов льда с использованием теории Ми, с применением языка программирования PYTHON // Современные проблемы гидрометеорологии и устойчивого развития Российской Федерации: Сб. тезисов Всерос. науч.-практ. конф. 2019. С. 86—87.
  2. Дьяченко Н. В., Бобровский А. П., Никитенко А. А., Косцов В. В., Михтеева Е. Ю., Потапова И. А., Скобликова А. Л., Хлябич П. П., Яковлева Т. Ю. Анализ результатов дистанционных исследований содержания СО2 в атмосфере // Информационные технологии и системы: управление, экономика, транспорт, право. 2019. № 1 (33). С. 140—142.
  3. Дьяченко Н. В., Бобровский А. П., Крюковских Е. П., Косцов В. В., Михтеева Е. Ю., Потапова И. А., Скобликова А. Л., Хлябич П. П., Яковлева Т. Ю. Методы оценки содержания водяного пара в атмосфере // Информационные технологии и системы: управление, экономика, транспорт, право. 2019. № 1 (33). С. 143—146.
  4. Бобровский А. П., Дьяченко Н. В., Косцов В. В., Куклин О. А., Михтеева Е. Ю., Потапова И. А., Скобликова А. Л., Хлябич П. П., Яковлева Т. Ю. Моделирование расчета оптических характеристик атмосферных аэрозолей с использованием теории Ми, с применением языка программирования PYTHON // Информационные технологии и системы: управление, экономика, транспорт, право. 2019. № 1 (33). С. 76—79.
  5. Егоров А. Д., Потапова И. А., Ржонсницкая Ю. Б., Саноцкая Н. А., Драбенко В. А. Различные методы лидарных измерений прозрачности атмосферы // Естественные и технические науки. 2012. № 4 (60). С. 21—25.
  6. Егоров А. Д., Ивлев Л. С., Потапова И. А., Ржонсницкая Ю. Б., Саноцкая Н. А., Драбенко Д. В. Измерение характеристик атмосферного аэрозоля и проблема достоверности // Естественные и антропогенные аэрозоли: Сб. докл. XI Междунар. конф., Санкт-Петербург, 16—18 окт. 2018 г. СПб: Астерион, 2018. С. 47—52.
  7. Егоров А. Д., Потапова И. А. Прозрачнометрия слабозамутненной атмосферы с использованием лидарных систем // Естественные и антропогенные аэрозоли: Сб. докл. XI Междунар. конф., Санкт-Петербург, 16—18 окт. 2018 г. СПб: Астерион, 2018. С. 53—59.
  8. Пат. 2560142 C1 РФ. Способ аспирационной оптической спектрометрии дисперсной среды / А. Д. Егоров, И. А. Потапова, В. А. Драбенко. 20.08.2015.
  9. Пат. 2547474 C1 РФ. Способ дистанционного зондирования неоднородной атмосферы / А. Д. Егоров, И. А. Потапова, В. А. Драбенко. 10.04.2015.
  10. Пат. 2538028 C1 РФ. Способ многопозиционного определения оптических характеристик атмосферы / А. Д. Егоров, И. А. Потапова, Н. А. Саноцкая, В. А. Драбенко. 10.01.2015.
  11. Пат. 2624834 РФ. Способ дистанционного оптического зондирования неоднородной атмосферы / А. Д. Егоров, А. В. Дикинис, И. А. Потапова. 07.07.2017.
  12. Егоров А. Д., Потапова И. А. Определение характеристик аэрозоля лидарными системами // Тр. Главной геофизической обсерватории им. А. И. Воейкова. 2003. № 552. С. 14—18.
  13. Пат. 2607050 C1 РФ. Способ определения дисперсного состава аэрозоля / А. Д. Егоров, В. М. Абрамов, И. А. Потапова, Н. А. Саноцкая. 10.01.2017.
  14. Егоров А. Д., Драбенко В. А., Потапова И. А., Ржонсницкая Ю. Б., Саноцкая Н. А. Методы многопозиционного лидарного зондирования атмосферы // Естественные и антропогенные аэрозоли: Тез. докл. IX Междунар. науч. конф., посвященной 100-летию со дня рождения Г. В. Розенберга, 16—17 окт. 2014 г. СПб, 2014. С. 25—26.
  15. Пат. 2473931 C1 РФ. Способ оптического зондирования неоднородной атмосферы / А. Д. Егоров, И. А. Потапова, Ю. Б. Ржонсницкая, Н.А. Саноцкая. 27.01.2013.
  16. Пат. 2495452 C2 РФ. Способ дистанционного оптического зондирования слабо рассеивающей атмосферы / А. Д. Егоров, И. А. Потапова, Ю. Б. Ржонсницкая, Н. А. Саноцкая. 10.10.2013.
  17. Пат. 2441261 C1 РФ. Способ оптического зондирования атмосферы / А. Д. Егоров, П. А. Блакитная, И. А. Потапова, Ю. Б. Ржонсницкая, Н. А. Саноцкая. 27.01.2012.
  18. Пат. 2439626 C2 РФ. Способ определения прозрачности атмосферы / А. Д. Егоров, И. А. Потапова. 10.01.2012.
  19. Егоров А. Д., Потапова И. А., Ржонсницкая Ю. Б., Драбенко В. А. Лидарное зондирование атмосферного аэрозоля // Метеорологический вестник. 2013. Т. 5, № 2. С. 42—51.
  20. Егоров А. Д., Потапова И. А., Ржонсницкая Ю. Б., Ошуркова А. А. Методы лидарного зондирования аэрозольных загрязнений атмосферы импульсами конечной длительности // Ученые записки РГГМУ. 2011. № 18. С. 48—56.
  21. Егоров А. Д., Потапова И. А., Ржонсницкая Ю. Б., Драбенко В. А., Ошуркова А. А. Методы многопозиционного лидарного зондирования атмосферы // Ученые записки РГГМУ. 2010. № 16. С. 87—93.
  22. Егоров А. Д., Ржонсницкая Ю. Б., Потапова И. А., Саноцкая Н. А. Определение характеристик атмосферного аэрозоля по данным оптических измерений // Естественные и технические науки. 2010. № 1 (45). С. 215—222.
  23. Егоров А. Д., Потапова И. А. Лидарные исследования прозрачности атмосферы // Тр. Главной геофизической обсерватории им. А. И. Воейкова. 2004. № 553. С. 131—142.
  24. Пат. 2017139 C1 РФ. Способ определения концентраций газовых компонентов слоя атмосферы / А. Д. Егоров, И. А. Егорова. 30.07.1994.
  25. Yegorov A. D., Kopp I. Z., Perelman A. Y. Air aerosol pollution and lidar measurements // Progress in Biomedical Optics and Imaging, Proc. SPIE „Lidar and Atmospheric Sensing“. 1995. N 2505. P. 38—43.
  26. Yegorov A. D., Potapova I. A., Rzhonsnitskaya Yu. B., Drabenko V. A., Sanotskaya N. A., Shchadin A. V. Atmospheric aerosols measurements and reliability problem: new results // Intern. Journal of Remote Sensing. 2014. Vol. 35. P. 5750—5765.
  27. Yegorov A. D., Potapova I. A., Rzhonsnitskaya Yu. B. Atmospheric aerosols measurements and reliability problem // Intern. Journal of Remote Sensing. 2008. Vol. 29. P. 2449—2468.
  28. Егоров А. Д., Потапова И. А., Ржонсницкая Ю. Б., Саноцкая Н. А., Драбенко В. А., Ошуркова А. А. Минимизация погрешностей обращения слабых сигналов обратного рассеяния // Ученые записки РГГМУ. 2011. № 22. С. 123—127.
  29. Егоров А. Д., Потапова И. А., Ржонсницкая Ю. Б. Обращение лидарных сигналов малой мощности // Оптич. журн. 2007. Т. 74, № 10. С. 25—28.
  30. Потапова И. А. Оценка инструментальных погрешностей лидарных измерений атмосферных характеристик // Ученые записки РГГМУ. 2009. № 9. С. 86—91.
  31. Егоров А. Д., Потапова И. А., Привалов Д. В. Систематические погрешности обращения лидарных сигналов малой мощности // Тр. Главной геофизической обсерватории им. А. И. Воейкова. 2006. № 555. С. 30—34.
  32. Егоров А. Д., Потапова И. А., Привалов Д. В., Ржонсницкая Ю. Б. Систематические и случайные погрешности обращения лидарных сигналов малой мощности. СПб, 2005. Деп. в БГТУ „ВОЕНМЕХ“ им. Д. Ф. Устинова. 16.12.2005. № 1230-гм2005.
  33. Yegorov A. D., Potapova I. A. Error analysis of weak lidar signals inverting // Proc. of the 31st Intern. Symp. on Remote Sensing of Environment, ISRSE 2005: Global Monitoring for Sustainability and Security. St. Petersburg, 2005.
  34. Егоров А. Д., Потапова И. А., Ржонсницкая Ю. Б. Оценка случайных погрешностей лидарных измерений атмосферных характеристик // Ученые записки РГГМУ. 2011. № 17. С. 51—55.
  35. Егоров А. Д., Потапова И. А., Ржонсницкая Ю. Б., Саноцкая Н. А. Оценка погрешностей результатов лидарного зондирования слабозамутненной атмосферы // Оптич. журн. 2013. Т. 80, № 3. С. 58—60.