Том 18, номер 10, статья № 10

Аннотация:

Редукция систематических ошибок лидарных измерений, вызванных дифференциальным ослаблением и обратным рассеянием аэрозольных и облачных частиц, является ключевой проблемой при определении концентрации озона в атмосфере. В рамках метода статистических испытаний выполнен сравнительный анализ эффективности различных алгоритмов метода дифференциального поглощения (МДП) для упругого и неупругого рассеяния. Они включают каноническую МДП-технику, в которой профиль концентрации озона рассчитывается c использованием соотношения двух сигналов, измеренных на длинах волн on и off в окрестности полосы поглощения. Рассматриваются особенности классического рамановского и нового вращательного колебательно-вращательного метода. Показано, что присутствие зависящего от длины волны многократного рассеяния и дифференциальное поглощение облачными частицами являются основными источниками систематических ошибок при измерениях озона. Это диктует необходимость их коррекции.

Список литературы:

1. Креков Г.М., Крекова М.М. Об эффективности методов колебательно-вращательной рамановской спектроскопии при лазерном зондировании облачной атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 2005. Т. 18. № 5. С. 471-481.
2. Креков Г.М., Звенигородский С.Г. Оптическая модель средней атмосферы. Новосибирск: Наука, 1990. 280 с.
3. Зуев В.В., Ельников А.В., Бурлаков В.Д. Лазерное зондирование средней атмосферы. Томск: РАСКО, 2002. 352 с.
4. Natajan M. Stratospheric photochemical data using Nimbus-7 data: Ozone photochemistry // J. Geophys. Res. D. 1986. V. 91. N 1. P. 1153-1166.
5. Rush D.W., Ekman R.S. Implication of the comparison of ozone abundances measured by SME to model calculations // J. Geophys. Res. 1985. V. 90. P. 12991-12998.
6. 22nd International Laser Radar Conf. (ILRC 2004): Proc. Matera, Italy. 2004. 575 p.
7. Leleveld J., Crutzen P.J. Influence of cloud photochemical processes on tropospheric ozone // Nature (Gr. Brit.). 1990. V. 343. P. 227-233.
8. Jonson J.E., Isaksen I.S. Tropospheric ozone chemistry: the impact of cloud chemistry // J. Atmos. Chem. 1993. V. 16. P. 99-122.
9. Reichardt J., Ansmann A., Serwasi M., Weitkamp C., Michaelis W. Unexpectedly low ozone concentration in midlatitude tropospheric ice clouds: a case study //J. Geophys. Res. 1996. V. 23. P. 1929-1932.
10. Pal S.R., Bissonette L.R. Multiple-scattering effect on ozone retrieval from space-based differential absorption lidar measurements // Appl. Opt. 1996. V. 37. N 27. P. 6500-6511.
11. Reichardt J. Error analysis of Raman differential absorption lidar ozone measurements in ice clouds // Appl. Opt. 2000. V. 39. N 33. P. 6058-6071.
12. Reichardt J., Bisson S.E., Reichardt S., Weitkamp C., Neidhart B. Rotational vibrational-rotational Raman differential absorption lidar for atmospheric ozone measurements: methodology and experiment // Appl. Opt. 2000. V. 39. N 33. P. 6072-6079.
13. Schotland R.M. The detection of the vertical profile of atmospheric gases by means of a ground-based optical radar // Proc. Third Symp. on Remote Sensing of the Environment. Michigan: Ann. Arbor. USA, 1964. P. 215-224.
14. Zuev V.E. Laser Beam in the Atmosphere. Plenum. Publ. Corp. N. Y. 1981. 345 p.
15. Gibson A.J., Thomas L. Ultraviolet laser sounding of the troposphere and lower stratosphere // Nature (Gr. Brit.). 1975. V. 256. N 5578. P. 561-563.
16. Mattias V., Bosenberg J., Frendenthaler V., Amadeo A., Balis D., Chaikovsky A. Aerosol lidar intercomparison in the framework of the EARLINET project. 1. Instruments // Appl. Opt. 2004. V. 43. P. 961-976.
17. Godin S., Carswell A.I., Donovan D.P., Claude H., Steibrecht W. Ozone differential absorption lidar algorithm intercomparison // Appl. Opt. 1999. V. 38. N 30. P. 6225-6236.
18. Fiorani L., Durieux E. Comparison among error calculations in differential absorption lidar measurements // Opt. and Laser Technol. 2001. V. 33. P. 371-377.
19. Uchino O., McCormic M.P., Swissler T.J., McMaster L.R. Error analysis of DIAL measurements of ozone by Shuttle eximer lidar // Appl. Opt. 1986. V. 25. N 21. P. 3946-3951.
20. Browell E.V., Ismail S., Shipley T. UV DIAL measurements of O3 profiles in regions of spatially inhomogeneous aerosols // Appl. Opt. 1985. V. 24. P. 2827-2836.
21. Kovalev V.A., McElroy J.L. Differential absorption lidar measurement of vertical ozone profiles in the troposphere that contains aerosol layers with strong backscattering gradients // Appl. Opt. 1994. V. 33. P. 8393-8401.
22. Костко О.К., Портасов В.С., Хаттатов В.У., Чаянова Э.А. Применение лазеров для определения состава атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 216 с.
23. Kedar D., Arnon S. Second-generation laser firefly cluster: improved scheme for distributed sensing in the atmosphere // Appl. Opt. 2005. V. 44. N 6. P. 984-992.
24. Букреев В.С., Вартапетов С.К., Веселовский И.А. Лидарная система для зондирования стратосферного и тропосферного озона на основе эксимерных лазеров // Квант. электрон. 1994. Т. 21. № 6. С. 591-596.
25. Зуев В.Е., Креков Г.М., Наац И.Э., Скоринов В.Н. Разделение молекулярной и аэрозольной компонент рассеяния при лазерном зондировании атмосферы // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1975. Т. 12. № 12. С. 1326-1329.
26. Зуев В.Е., Креков Г.М., Крекова М.М., Наац И.Э. Теоретические аспекты проблемы лазерного зондирования атмосферы // Вопросы лазерного зондирования атмосферы. Новосибирск: Наука, 1976. С. 3-33.
27. Cohen A., Derr V.E. Laser radar measurements of atmospheric backscattering turbidity // Conf. Atmosph. Radiation. Fort Collins. August 1972. Amer. Meteorol. Soc. Boston. 1972. P. 301-306.
28. Креков Г.М. Методологические вопросы лазерного зондирования молекулярной и аэрозольной атмосферы // Дистанционные методы исследования атмосферы. Новосибирск: Наука, 1980. С. 3-40.
29. Elterman L. UV Visible and IR Attenuation For Altitude To 50 km. 1968. AFCRL-68-0153 // Environ. Res. Papers. 1968. N 285. 50 p.
30. Lazzarotto B., Friound M., Larcheveque G. Ozone and water-vapor measurements by Raman lidar in the planetary layers: error sources and field measurements // Appl. Opt. 2001. V. 40. N 18. P. 2985-2997.
31. Межерис Р. Лазерное дистанционное зондирование. М.: Мир, 1987. 550 с.
32. Ben-David A. Multiple-scattering transmission and an effective average photons path length of a plane-parallel beam in a homogeneous medium // Appl. Opt. 1995. V. 34. P. 2802-2810.
33. Krekov G.M., Krekova M.M. Statistical modeling of transspectral processes in laser sensing of the environment. 1. Raman scattering // Atmosph. Ocean Opt. 2004. V. 17. N 10. P. 745-752.
34. Papayannis A., Ancellet G., Pelon J., Megie G. Multiwavelength lidar for ozone measurements in the troposphere and the lower stratosphere // Appl. Opt. 1990. V. 29. N 4. P. 467-476.
35. Simeonov V., Calpini B., Van der Bergh H. New Raman-shifted sources for ozone DIAL applications // 21 Lidar Remote Sensing in Atmosph. and Eorth: Proc. Quebec, Canada. 2002. P. 19-22.
36. Ussushkin R.V., Hahn J.F., Carswell A., Ulitsky A. An airborne DIAL for combined ozone, water-vapor and aerosol measurements in troposphera // 21 Lidar Remote Sensing in Atmosph. and Earth: Proc. Quebec, Canada. 2002. P. 185-188.
37. Proffit M.H., Langford A.O. Ground-based differential absorption lidar system for day or night measurements of ozone through troposphere // Appl. Opt. 1997. V. 36. N 12. P. 2568-2585.
38. Sunesson J.A., Apituley A., Swart D.P. Differential absorption lidar system for routine monitoring of tropospheric ozone // Appl. Opt. 1994. V. 33. N 30 P. 7045-7058.
39. Fomin B.A., Gershanov Yu.V. Tables of the Benchmark Calculations of Atmosperic Fluxes for the ICRCCM Test Cases. Rus. Res. Centre "Kurchatov Institute": IAE-5981/1. M., 1996. 52 p.
40. Креков Г.М., Рахимов Р.Ф. Оптические модели атмосферного аэрозоля Томск: Изд-во ТФ СО РАН СССР, 1986. 295 с.
41. Креков Г.М., Крекова М.М., Ромашов Д.Н. Поляризационная структура фона многократного рассеяния сигнала, отраженного облачными ледяными кристаллами // Изв. вузов. Физ. 2001. Т. 44. № 11. С. 56-66.
42. Malicet J., Doumont D., Charbonnier J., Parisse C., Chakir A., Brion J., Ozone UV spectroscopy. Part II. Absorbtion cross section and temperature dependence // J. Atmos. Chem. 1995. V. 21. P. 263-273.
43. Brion J., Chakir A., Daumont D., Malicet J., Parisse C. High-resolution laboratory absorbtion cross section of O3. Temperature effect // Chem. Phys. Lett. 1993. V. 213. P. 610-612.