Том 22, номер 07, статья № 8

Аннотация:

Рассмотрена обратная задача восстановления профилей коэффициента ослабления и эффективного размера облачных частиц из лидарных сигналов, измеренных при различных углах поля зрения приема (FOV). Для решения задачи предложена специальная математическая формулировка лидарного уравнения с учетом многократного рассеяния в рамках малоуглового приближения теории переноса. В многократно рассеянном сигнале выделена дифракционная компонента, которая при больших FOV явно зависит от эффективного размера частиц. Восстановление искомых характеристик производится с использованием разработанного итерационного алгоритма решения системы лидарных уравнений, определенных для двух и более углов FOV. Представлены результаты апробации алгоритма при обработке данных натурных экспериментов по лазерному зондированию слоисто-кучевых облаков. Установлено хорошее согласие восстановленных значений коэффициентов ослабления и размеров частиц в облаке известным литературным данным.

Ключевые слова:

лазерное зондирование, многократное рассеяние, облака, обратные задачи

Список литературы:

1. Bissonnette L.R., Roy G., Poutier L., Cober S.G., Isaac G.A. Multiple-Scattering Lidar Retrieval Method: Tests on Monte Carlo Simulations and Comparisons with in situ Measurements // Appl. Opt. 2002. V. 41. N 30. P. 6307-6324.
2. Bissonnette L.R., Roy G., Roy N. Multiple-scattering-based lidar retrieval: method and results of cloud pro-bings // Appl. Opt. 2005. V. 44. N 26. P. 5565-5581.
3. Malinka A.V., Zege E.P. Possibilities of warm cloud microstructure profiling with multiple-field-of-view Raman lidar // Appl. Opt. 2007. V. 46. N 35. P. 8419-8427.
4. Veselovskii I., Korenskii M., Griaznov V., Whiteman D.N., McGill M., Roy G., Bissonnette L. Information content of data measured with a multiple-field-of-view lidar // Appl. Opt. 2006. V. 45. N 26. P. 6839-6848.
5. Зуев В.Е., Белов В.В., Веретенников В.В. Теория систем в оптике дисперсных сред. Томск: Изд-во "Спектр" ИОА СО РАН, 1997. 402 с.
6. Veretennikov V.V. Asymptotic methods in the theory of lidar sounding in the small-angle multiple-scattering approximation // Proc. MUSCLE 10. 1999. Florence. P. 175-184.
7. Веретенников В.В. Определение размеров частиц из лидарных сигналов при учете многократного рассеяния в малоугловом приближении // IV Межреспубл. cимпоз. "Оптика атмосферы и океана": Тез. докл. Томск, 1997. С. 149-150.
8. Veretennikov V.V. Separation of components in asymptotic estimates of lidar signals with consideration of multiple scattering in the small-angle approximation // Proc. SPIE. 2000. V. 4341. P. 264-272.
9. Ермаков Б.В., Ильинский Ю.А. О распространении световых импульсов в рассеивающей среде // Изв. вузов СССР. Радиофиз. 1969. Т. 12. № 5. С. 694-701.
10. Долин Л.С., Савельев В.А. О характеристиках сигнала обратного рассеяния при импульсном облучении мутной среды узким направленным световым пучком // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1971. Т. 7. № 5. С. 505-510.
11. Шифрин К.С. Рассеяние света в мутной среде. М.: Гостехтеориздат, 1951. 288 с.
12. Веретенников В.В. Структура лидарного сигнала при многократном рассеянии в малоугловом приближении // Оптика атмосф. и океана. 1999. Т. 12. № 5. С. 385-391.
13. Дейрменджан Д. Рассеяние электромагнитного излучения сферическими полидисперсными частицами. М.: Мир, 1971. 165 с.
14. Веретенников В.В. Метод последовательного разложения в теории лидарного зондирования плотных сред // Оптика атмосф. и океана. 2007. Т. 20. № 11. С. 980-985.
15. Зуев В.Е., Креков Г.М., Крекова М.М. Лазерное зондирование атмосферного аэрозоля // Дистанционное зондирование атмосферы. Новосибирск: Наука, 1978. С. 3-46.
16. Ортега Д., Рейнболдт В. Итерационные методы решения нелинейных систем уравнений со многими неизвестными. М.: Мир, 1975. 558 с.
17. Бакушинский А.Б., Гончарский А.В. Итеративные методы решения некорректных задач. М.: Наука, 1989. 128 с.
18. More J.J. The Levenberg-Marquardt algorithm: Implementation and theory // Numerical Analysis / G.A. Watson (Ed.). Springer-Verlag, 1978. Lecture notes in mathematics. V. 630. P. 105-116.
19. Облака и облачная атмосфера: Справочник / Под ред. И.П. Мазина, А.Х. Хргиана. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 647 с.