Том 24, номер 03, статья № 8

Аннотация:

В высотном диапазоне от 0,5 до 7,5 км представлены спектральные особенности распределения коэффициентов обратного рассеяния b_a(l_i, z), ослабления s_a(l_i, z) и лидарного отношения S_a(l_i, z) по данным многочастотного зондирования в Томске (56° с.ш., 85° в.д.). Определены параметры Ангстрема h_i для соответствующих коэффициентов. Показано, что в пограничном слое (исключая внутренний слой перемешивания) h_b (532/1064) > h_b (355/532) и одновременно h_s (532/1064) > h_s (355/532). Подобное распределение параметров Ангстрема обусловливает преобладание в объемном распределении мелких частиц со среднегеометрическим радиусом R_f < 0,5 мкм. В свободной тропосфере, напротив, h_ba (532/1064) < h_b (355/532) и h_b (532/1064) < h_s (355/532), соответственно R_f > 0,5 мкм, и вклад крупных частиц является определяющим. Лидарное отношение в пограничном слое убывает с ростом длины волны; средние значения составляют 59,7 (15) ср для 355 нм, 51,1 (8,3) ср для 532 нм и 47,3 (13,5) ср для 1064 нм. Для свободной тропосферы спектральный ход лидарного отношения может быть различным; средние значения равняются 50,4 (8,5) ср для 355 нм, 49,5 (5,7) ср для 532 нм и 55,3 (10) ср для 1064 нм. Значения вклада свободной тропосферы в общую аэрозольную оптическую толщу возрастают с уменьшением высоты пограничного слоя; в среднем они составляют 22 (17)% для 355 нм, 27 (19)% для 532 нм и 34 (22)% для 1064 нм.

Ключевые слова:

многочастотный лидар, аэрозоль, пограничный слой, свободная тропосфера, спектральные параметры

Список литературы:

1. Omar A.H., Won J.-G., Winker D.M., Yoon S.-C., Dubovik O., McCormick M.P. Development of global aerosol models using cluster analysis of Aerosol Robotic Network (AERONET) measurements // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. D10S14, doi: 10.1029/2004JD004874.
2. Cattrall C., Reagan J., Thome K., Dubovik O. Variability of aerosol and spectral lidar and backscatter and extinction ratios of keys aerosol types derived from selected Aerosol Robotic Network locations // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. D10S11, doi: 10.1029/2004JD005124.
3. Dubovik O., Sinyuk A., Lapyonok T., Holben B.N., Mishchenko M., Yang P., Eck T. F., Volten H., Munoz O., Veihelmann B., Van der Zande W.J., Leon J.-F., Sorokin M., Slutsker I. The application of spheroid models to account for aerosol particle nonsphericity in remote sensing of desert dust // J. Geophys. Res. 2006. V. 111. D11208, doi: 10.1029/2005JD006619.
4. Muller D., Ansmann A., Mattis I., Tesche M., Wandinger U., Althausen D., Pisani G. Aerosol-type-dependent lidar ratios observed with Raman lidar // J. Geophys. Res. 2007. V. 112. D16202, doi: 10.1029/2006JD008292.
5. Bosenberg J., Ansmann A., Baldasano J.M., Balis D., Bockmann C., Calpini B., Chaikovsky A., Flamant P., Hagard A., Mitev V., Papayannis A., Pelon J., Resendes D., Schneider J., Spinelli N., Trickl T., Vaughan G., Visconti G., Wiegner M. EARLINET: a European aerosol research lidar network // Advances in Laser Remote Sensing / A. Dabas, C. Loth, J. Pelon, eds. (Editions de L'Ecole Polytechnique, 2001). P. 155-158.
6. Murayama T., Sugimoto N., Uno I., Kinoshita K., Aoki K., Hagiwara N., Liu Z., Matsui I., Sakai T., Shibata T., Arao K., Sohn B.-J., Won J.-G., Yoon S.-C., Li T., Zhou J., Hu H., Abo M., Iokibe K., Koga R., Iwasaka Y. Ground-based network observation of Asian dust events of April 1998 in east Asia // J. Geophys. Res. D. 2001. V. 106, N 16. P. 18345-18359.
7. Dubovik O., Holben B., Eck T.F., Smirnov A., Kaufman Y.J., King M.D., Tanre D., Slutsker I. Variability of absorption and optical properties of key aerosol types observed in worldwide locations // J. Atmos. Sci. 2002. V. 59, N 3. P. 590-608.
8. Matthias V., Bosenberg J., Freudenthaler V., Amodeo A., Balis D., Chaikovsky A., Chourdakis G., Comeron A., Delaval A., De Tomasi F., Eixmann R., Hagard A., Komduem L., Kreipl S., Matthey R., Mattis I., Rizi V., Rodriguez J.A., Simeonov V., Wang X. Aerosol lidar intercomparison in the framework of the EARLINET project. 1. Instruments // Appl. Opt. 2004. V. 43, N 4. P. 961-976.
9. Mattis I., Ansmann A., Muller D., Wandinger U., Althausen D. Multilayer aerosol observations with dual-wavelength Raman lidar in the framework of EARLINET // J. Geophys. Res. 2004. V. 109. D13203, doi: 10.1029/2004JD004600.
10. Ansmann A., Wagner F., Muller D., Althausen D., Herber A., Von Hoyningen-Huene W., Wandinger U. European pollutions during ACE 2: Optical particle properties inferred from multiwavelength lidar and star-Sun photometry // J. Geophys. Res. 2002. V. 107. D15, doi: 10.1029/2001JD001109.
11. Liu Z., Omar A., Vaugham M., Hair J., Kittaka Ch., Hu Y., Powell K., Trepte Ch., Winker D., Hostetler Ch., Ferrare R., Pierce R. // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. D07207, doi: 10.1029/2007JD008878.
12. Самойлова С.В., Балин Ю.С., Коханенко Г.П., Пеннер И.Э. Исследование вертикального распределения тропосферных аэрозольных слоев по данным многочастотного лазерного зондирования. Часть 1. Методы восстановления оптических параметров // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, N 4. С. 344-357.
13. Angstrom A. On the atmospheric transmission of Sun radiation and on dust in the air // Geogr. Ann. 1929. N 11. P. 156-166.
14. Самойлова С.В. Спектральное поведение оптических коэффициентов и микрофизические характеристики аэрозольных частиц // Оптика атмосф. и океана. 2011. Т. 24, № 2. С. 114-118.
15. Spinhirne J.D., Chudamani S., Cavanaugh J.F., Buffon J.L. Aerosol and cloud backscatter at 1.06, 1.54 and 0.53 m by airborne hard-target calibrated Nd:YAG/methane Raman lidar // Appl. Opt. 1997. V. 36, N 15. P. 3475-3490.
16. Fernald F.G. Analysis of atmospheric lidar observations: some comments // Appl. Opt. 1984. V. 23, N 5. P. 652-653.
17. Kovalev V.A. Lidar measurements of the vertical aerosol extinction profiles with range-dependent backscatter-to-extinction ratios // Appl. Opt. 1993. V. 32, N 30. P. 6053-6065.
18. Bockmann C., Wandinger U., Ansmann A., Bosenberg J., Amiridis V., Boselli A., Delaval A., De Tomasi F., Frioud M., Videnov Grigorov I., Hagard A., Horvat M., Iarlori M., Komguem L., Kreipl S., Larcheveque G., Matthias V., Papayannis A., Pappalardo G., Rocadenbosch F., Rodrigues J.A., Schneider J., Shcherbakov V., Wiegner M. Aerosol lidar intercomparison in the framework of the EARLINET project. 2. Aerosol backscatter algorithms // Appl. Opt. 2004. V. 43, N 4. P. 977-989.
19. Самойлова С.В., Балин Ю.С., Коханенко Г.П., Пеннер И.Э. Исследование вертикального распределения тропосферных аэрозольных слоев по данным многочастотного лазерного зондирования. Часть 2. Вертикальное распределение оптических характеристик аэрозоля в видимом диапазоне // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, № 12. С. 1123-1134.
20. http://www.ready.noaa.gov
21. Зуев В.В., Ельников А.В., Бурлаков В.Д. Лазерное зондирование средней атмосферы. Томск: ООО Изд-во РАСКО, 2002. 352 с.
22. Сакерин С.М., Горбаренко Е.В., Кабанов Д.М. Особенности многолетней изменчивости аэрозольной оптической толщины атмосферы и оценки влияния различных факторов // Оптика атмосф. и океана. 2008. Т. 21, № 7. С. 625-631.
23. Белан Б.Д., Гришин А.И., Матвиенко Г.Г., Самохвалов И.В. Пространственная изменчивость характеристик атмосферного аэрозоля. Новосибирск: Наука, 1989. 159 с.
24. Panchenko M.V., Terpugova S.A., Tumakov A.G. Annual variations of submicron aerosol fraction as assessed from the data of airborne nephelometric measurements // Atmos. Res. 1996. V. 41. P. 203-215.
25. Veselovskii I., Whiteman D.N., Kolgotin A., Andrews E., Korenskii M. Demonstration of aerosol property profiling by multi-wavelength lidar under varying relative humidity conditions // J. Atmos. and Ocean. Technol. 2009. V. 26, N 8. P. 1543-1557.
26. Omar A.H., Winker D.M., Vaughan M.A., Hu. Y., Trepte Ch.H., Ferrare R.A., Lee K.-P., Hostetler Ch.A., Kittaka Ch., Rogers R.R., Kuehn R.E., Lie Zh. The CALIPSO automated aerosol classification and lidar ratio selection algorithm // J. Atmos. Ocean. Technol. 2009. V. 26, N 10. P. 1994-2014.
27. Mattis I., Muller D., Ansmann A., Wandinger U., Preibler J., Seifert P., Tesche M. Ten years of multiwavelength Raman lidar observations of free-tropospheric aerosol layers over central Europe: Geometrical properties and annual cycle // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. D20202, doi: 10.1029/2007JD009636.
28. Пхалагов Ю.А., Ужегов В.Н., Щелканов Н.Н. Автоматизированный многоволновой измеритель спектральной прозрачности приземной атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 1992. Т. 5, № 6. С. 667-671.
29. Пхалагов Ю.А., Ужегов В.Н., Сакерин С.М., Кабанов Д.М. Исследования дневной динамики аэрозольного ослабления оптической радиации в дымках на приземной и наклонной трассах // Оптика атмосф. и океана. 2003. Т. 16, № 8. С. 708-713.