Том 17, номер 10, статья № 7

Креков Г.М., Крекова М.М. Статистическое моделирование трансспектральных процессов при лазерном зондировании окружающей среды. I. Рамановское рассеяние. // Оптика атмосферы и океана. 2004. Т. 17. № 10. С. 845-853.
Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:

Обсуждаются особенности статистического моделирования трансспектральных процессов, используемых при лазерном зондировании метеорологических параметров атмосферы. Необходимость привлечения строгого аппарата методов Монте-Карло возникает, если работа соответствующих метеорологических лидаров происходит в условиях облачной атмосферы, когда становится существенной роль многократно рассеянной составляющей в локационном сигнале. В статье основное внимание уделяется особенностям построе-ния алгоритмической схемы моделирования процессов переноса радиации. Показана существенная роль правильного выбора модели упругого и неупругого молекулярного рассеяния. В частности, при моделиро-вании углов рассеяния фотонов в процессе марковского блуждания следует выбирать форму индикатрисы рассеяния, адекватную условиям рамановского возбуждения. Приведены результаты методических расчетов и их сопоставление с данными других авторов. На основании полученных результатов установлены некоторые особенности формирования фона многократного рассеяния в каналах рамановского зондирования.

Список литературы:

1. Креков Г.М., Кавкянов С.И., Крекова М.М. Интерпретация сигналов оптического зондирования атмосферы. Новосибирск: Наука, 1987. 185 с.
2. Поздняков Д.В., Лясковский А.В., Грассл Х., Петтерсон Л. Численное моделирование трансспектральных процессов (ТП) взаимодействия света с водной средой // Исслед. Земли из космоса. 2000. № 5. С. 3-15.
3. Sathyendranath S., Platt T. Ocean-color model incorporating transspectral processes // Appl. Opt. 1998. V. 37. P. 2216-2227.
4. Melfi S.H. Remote measurement of the atmosphere using Raman scattering // Appl. Opt. 1972. V. 11. P. 1605-1610.
5. Whiteman D.N. Examination of traditional Raman lidar technicue // Appl. Opt. 2003. V. 42. P. 2571-2608.
6. Межерис Р. Лазерное дистанционное зондирование. М.: Мир, 1987. 550 с.
7. Gelbwachs J., Dirnhaum M. Fluorescence of atmospheric aerosol and lidar implications // Appl. Opt. 1973. V. 12. P. 2442-2447.
8. Fry E.S., Emery Y., Quan X., Katz J.W. Accuracy limitations on Brillouin lidar measurements of temperature and sound speed in the ocean // Appl. Opt. 1997. V. 36. P. 6887-6894.
9. Mishina E.D., Misurgaev T.V., Nikulin A.A., Novak V.R., Rasing Th., Aktsipetrov O.A. Hyper-rayleigh scattering from Langmuir films of C60 and its derivatives // J. Opt. Soc. Amer. 1999. B/V. 16. P. 1692-1696.
10. Chance K.V., Spurr J.D. Ring effect studies: Rayleigh scattering including molecular parameters for rotational Raman scattering, and Fraunhofer spectrum // Appl. Opt. 1997. V. 36. P. 5224-5229.
11. Rosenberg J., Ansmann A., Baldasano J., Balis D., Bockmann C., Calpini B., Chaicovsky A, Flamant P. EARLINET: European Aerosol Research Lidar Network, presented at the 20th International Laser Radar Conference. Vichy, France, 1-14 July, 2000. P. 171-73.
12. Зуев В.В., Ельников А.В., Бурлаков В.Д. Лазерное зондирование средней атмосферы. Томск: МГК "РАСКО", 2002. 352 с.
13. Melfi S.H., Whiteman D.N., Ferrare R.A. Observation of atmospheric fronts using Raman moisture measurements // J. Appl. Meteorol. 1989. V. 28. P. 789-806.
14. Ferrare R.A., Melfi S.H., Whiteman D.N., Evans K.D. Raman lidar measurements of Pinatubo aerosols over southeastern Kansas during November-december 1991 // Geophys. Res. Lett. 1992. V. 19. P. 1599-1602.
15. Меркурьев С.В., Привалов В.Е., Шеманин В.Г. Лидар комбинационного рассеяния для зондирования молекул серосодержащих углеводородов в атмосфере // Письма в ЖТФ. 2000. Т. 26. С. 45-49.
16. Muller D., Wandinger U., Ansmann A. Microphysical particle parameters from extinction and backscftter lidar data by inversion with regularization: simulation // Appl. Opt. 1999. V. 38. P. 2358-2368.
17. Ansmann A., Riebessel M., Weitkamp C., Voss E., Lachmann W., Michaelis W. Combined Raman elastic-backscatter lidar for vertical profiling of moisture, aerosol extinction, backscatter, and lidar ratio // Appl. Opt. 1992. V. 55. P. 18-28.
18. Platt C.M.R., Austin R.T., Young S.A., Heumsfild A.J. LIRAD Observations of tropical Cirrus clouds in MCTEX, Part I-I // J. Atmos. Sci. 2002. V. 59 P. 3145-3173.
19. Liou K.N. Influence of cirrus clouds on weather and climate processes: A global perspective // Mon Weather Rev. 1986. V. 114. P. 1167-1195.
20. Лазерное зондирование из космоса / Под ред. В.М. Захарова. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 215 с.
21. Winker D.M., Couch R.H., McCormic M.P. An overview of LITE: NASA's lidar inspase technology experiment // Proc. IEEE. 1996. V. 84. P. 164-180.
22. Monte Carlo Method in atmospheric Optics / Ed by G.I. Marchuk. Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag, 1980. 206 p.
23. Фано У., Спенсер Л., Бергер М. Перенос гамма-излучения. М.: Госатомиздат, 1963. 284 с.
24. Computing Method in Reactor Physics / Ed. by H. Greenspan. N.Y.; London; Paris: Gordon and Breach Sci. Publ., 1972. 372 p.
25. Матвиенко Г.Г., Веретенников В.В., Креков Г.М., Крекова М.М. Дистанционное зондирование атмосферных аэрозолей с использованием фемтосекундного лидара белого света // Оптика атмосф. и океана. 2003. Т. 16. № 12. С. 1107-1115.
26. Келих С. Молекулярная нелинейная оптика. М.: Наука, 1981. 672 с.
27. Behrendt A., Nakamura T., Onishi M., Baumgardt R., Tsuda T. Combined Raman lidar for measurement of atmospheric temperature, water vapor, particle extinction coefficient, and particle backscattar coefficient // Appl. Opt. 2002. V. 41. P. 7657-7666.
28. Kattavar G.W., Young A.T. Inelastic scattering in planetary atmospheres. I: The Ring effect // Astrophys. J. 1981. V. 242. P. 1049-1054.
29. Hampreus T.J., Kattawar G.W., Yong A.T. Inelastic scattering in planetary atmospheres. II: Polarization of the rotational component // Appl. Opt. 1984. V. 23. P. 4422-4426.
30. Bates D.R. Rayleigh scattering by air // Planet Space Sci. 1984. V. 32. P 785-790.
31. Penney C.M., Peters R.L., Lapp M. Absolute rotational Raman cross sections for N2, O2, and CO2 // J. Opt. Soc. Amer. 1974. V. 64. P. 712-716.
32. Wandinger U. Multiple-scattering influence on extinction and backscatter-coefficient measurements with Raman and high-spectral-resolution lidars // Appl. Opt. 1998. V. 37. P. 417-427.
33. Wengenmayer M., Cheng A.Y.S., Volger P., Oppel U.G. Raman Lidar multiple scattering // Proc. SPIE. 2003. V. 5059. P. 200-211.
34. Reichardt J. Error analysis of Raman differential absorbtion lidar ozone measurements in ice clouds // Appl. Opt. 2000. V. 39. P.6058-6071.
35. Bruscaglioni P., Gai M., Ismaelli A. Molecular lidar and Mie multiple scattering // Proc. of MUSCLE 10, Florence, Italy, 19-22 April. 1999. P. 206-212.
36. Deirmendjan D. Electromagnetic scattering of spherical polidispersions. N. Y.: American Elsevier Publ Co, 1969. 166 p.
37. Matvienko G.G., Krekov G.M., Krekova M.M. Taking account of multiple scattering of spaceborne lidar sensing of aerosol anomalies in the troposphere // Proc. of MUSCLE 10, Florence, Italy, 19-22 April. 1999. P. 157-164.
38. Bissonette L.R., Bruscaglioni P., Ismaelli A., Zaccanti G., Cohen A., Benayahu J. Kleiman M., Egert S., Flesia C., Starkov A.V. LIDAR multiple scattering from clouds // Appl. Phys. 1995. Bd 60. P. 355-362.
39. Зуев В.Е., Креков Г.М. Оптические модели атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 256 с.
40. Креков Г.М., Крекова М.М., Ромашов Д.Н., Шаманаев В.С. Поляризационная структура фона многократного рассеяния сигнала, отраженного облачными ледяными кристаллами // Изв. вузов. Физ. 2001. Т. 44. № 11. С. 56-66.
41. Belov V.V., Serebrennikov A.B. Multiply scattering component of lidar returns // Appl. Phys. 2002. Bd 75. P. 563-570.

Вернуться