Том 29, номер 04, статья № 5

Аннотация:

Представлены одновременные оценки среднего поперечного ветра и интенсивности атмосферной турбулентности классическим методом лазерного просвечивания и пассивным оптическим методом из анализа излучения, рассеянного на природных или искусственных топографических объектах в условиях естественного дневного освещения. Метод пассивного зондирования не требует искусственного светового источника и заключается в формировании некогерентных изображений топографических объектов, наблюдаемых при солнечном освещении, и анализе искажений, наведенных турбулентностью между объектом и плоскостью наблюдения. В атмосферном эксперименте на одной и той же измерительной трассе выполнено сравнение оценок интегральных значений среднего поперечного ветра и структурной характеристики показателя преломления воздуха обоими методами. Проведено сопоставление с лидарными данными. Оптические измерения интегральных характеристик сопровождались независимыми локальными акустическими измерениями с использованием ультразвукового термоанемометра.

Ключевые слова:

скорость ветра, турбулентность, видеоизображение, пространственно-временная корреляция

Список литературы:

1. Smalikho I.N., Banakh V.A. Estimation of aircraft wake vortex parameters from data measured with 1.5 mm coherent Doppler lidar // Opt. Lett. 2015. V. 40, N 14. P. 3408–3411.
2. Smalikho I.N., Banakh V.A., Holzäpfel F., Rahm S. Method of radial velocities for the estimation of aircraft wake vortex parameters from data measured by coherent Doppler lidar // Opt. Express. 2015. V. 23, N 19. P. A1194–A1207.
3. Banakh V.A., Smalikho I.N., Falits A.V. Lidar investigation of the atmospheric boundary layer dynamics in the coastal zone of Lake Baikal // Proc. SPIE. 2015. V. 9680. P. 968039-1–968039-5.
4. Smalikho I.N., Banakh V.A. Estimation of aircraft wake vortex parameters from data measured by a Stream Line lidar // Proc. SPIE. 2015. V. 9680. P. 968037-1–968037-7.
5. Смалихо И.Н., Банах В.А., Holzäpfel F., Rahm S. Оценивание параметров самолетных вихрей из массива радиальных скоростей, измеренных когерентным доплеровским лидаром // Оптика атмосф. и океана. 2015. Т. 28, № 8. С. 742–750.
6. Banakh V.A., Smalikho I.N. Aircraft wake vortex parametrization based on 1.5 mm coherent Doppler lidar data // Proc. 27th Int. Laser Radar Conf. 5–10 July, 2015. New York, USA. Abstracts. P. PS-B2.0201–PS-B2.0204.
7. Banakh V.A., Smalikho I.N., Rahm S. Estimation of refractive index structure characteristic of air from coherent Doppler wind lidar data // Opt. Lett. 2014. V. 39, N 15. P. 4321–4324.
8. Banakh V.A., Smalikho I.N., Rahm S. Determination of the optical turbulence intensity from data measured by a coherent Doppler lidar // Proc. SPIE. 2014. V. 9292. DOI: 10.1117/12.2074238.
9. Lawrence R.S., Ochs G.R., Clifford S.F. Use of scintillations to measure average wind across a light beam // Appl. Opt. 1972. V. 11, N 2. P. 239–243.
10. Wang T.-I., Ochs G.R., Lawrence S. Wind measurements by the temporal cross-correlation of the optical scintillations // Appl. Opt. 1981. V. 20, N 23. P. 4073–4081.
11. Афанасьев А.Л., Банах В.А., Ростов А.П. Определение скорости ветра в атмосфере по турбулентным искажениям видеоизображений лазерного пучка // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 8. C. 723–729; Аfаnаs’еv А.L., Bаnаkh V.А., Rоstоv А.P. Estimate of wind velocity in the atmosphere based on analysis of turbulent distortions of laser beam images registered by video camera // Atmos. Ocean. Opt. 2011. V. 24, N 1. P. 88–94.
12. Shapira J., Porat O., Livneh M., Wies Z., Heflinger D., Fastig S., Glik Y., Engel A. Atmospheric cross wind and turbulence measurements using turbulence-induced scintillations // Proc. SPIE. 2010. V. 7684. P. 7684L1-1–7684L1-11.
13. BLS2000 Large Aperture Scintillometer for Very Long Paths. 2012. URL: www.scintec.com
14. Roopashree M.B., Akondi Vyas, Raghavendra Prasad B. A review of atmospheric wind speed measurement techniques with shack Hartmann wavefront imaging sensor in adaptive optics // J. Indian Inst. Sci. 2013. V. 93, N 1. P. 67–84.
15. Peskoff A. Theory for remote sensing of wind-velocity profiles // Proc. IEEE. 1971. V. 59. P. 324.
16. Banakh V.A., Marakasov D.A. Wind profling based on the optical beam intensity statistics in a turbulent atmosphere // J. Opt. Soc. Amer. А. 2007. V. 24, N 10. P. 3245–3254.
17. Banakh V.A., Marakasov D.A. Wind profile recovery from intensity fluctuations of a laser beam reflected in a turbulent atmosphere // Quantum Electron. 2008. V. 38, N 4. P. 404–408.
18. Афанасьев А.Л., Банах В.А., Ростов А.П. Вейвлет профилирование скорости ветра по флуктуациям интенсивности лазерного пучка, распространяющегося в атмосфере // Оптика и спектроскопия. 2008. Т. 105, № 4. С. 698–705.
19. Clifford S.F., Ochs G.R., Wang T.-I. Optical wind sensing by observing the scintillations of a random scene // Appl. Opt. 1975. V. 14, N 12. P. 2844–2850.
20. Walters D.L. Passive remote crosswind sensor // Appl. Opt. 1977. V. 16, N 10. P. 2625–2626.
21. Stell M.F., Moore C.l., Burris H.R., Suite M.R., Vilchec M.J., Davis M.A., Mahon R., Oh E., Rabinovich W.S., Gilbreath G.C., Scharpf W.J., Reed A.E. Passive optical monitor for atmospheric turbulence and windspeed // Proc. SPIE. 2004. V. 5160. P. 422–431.
22. Porat O., Shapira J. Crosswind sensing from optical-turbulence-induced fluctuations measured by a video camera // Appl. Opt. 2010. V. 49, N 28. P. 5236–5244.
23. Татарский В.И. Распространение волн в турбулентной атмосфере. М.: Наука, 1967. 548 с.
24. Гурвич А.С., Кон А.И., Миронов В.Л., Хмелевцов С.С. Лазерное излучение в турбулентной атмосфере. М.: Наука, 1976. 280 с.
25. Зуев В.Е., Банах В.А., Покасов В.В. Оптика турбулентной атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 270 с.
26. Ростов А.П., Иванов А.П., Афанасьев А.Л. Экспериментальное сравнение трассового оптического измерителя воздушного потока с массивом ультразвуковых датчиков в приземном слое атмосферы: Тезисы докл. // IX Междунар. симп. «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы». Томск: ИОА СО РАН, 2002. С. 121.
27. Ростов А.П. Ультразвуковой анемометр-термометр для измерения турбулентных характеристик в приземном слое атмосферы // Наука производству. 2003. № 9. С. 44–48.
28. Банах В.А., Смалихо И.Н., Фалиц А.В., Белан Б.Д., Аршинов М.Ю., Антохин П.Н. Совместные радиозондовые и доплеровские лидарные измерения ветра в пограничном слое атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 10. С. 911–916; Bаnаkh V.А., Smаlikhо I.N., Fаlits А.V., Bеlаn B.D., Аrshinоv М.Yu., Аntоkhin P.N. Joint radiosonde and Doppler lidar measurements of wind in the atmospheric boundary layer // Atmos. Ocean. Opt. 2015. V. 28, N 2. P. 185–191.