Том 37, номер 10, статья № 10

Аннотация:

История создания турбулентного лидара в ИОА СО РАН началась 11 лет назад, когда с помощью громоздкой лабораторной установки впервые экспериментально удалось зарегистрировать эффект увеличения обратного рассеяния (УОР) в турбулентной атмосфере. Впоследствии для усовершенствования лидара был предложен ряд конструкторских решений, которые позволили уменьшить габариты и повысить надежность. Основными особенностями конструкции лидара являются: совмещение оптических осей передатчика и приемника, наличие дополнительного приемного канала, работа в режиме счета фотонов с накоплением эхосигналов. В работе изложена методика проведения эксперимента с помощью турбулентного лидара – нового типа лазерного локатора; дан алгоритм определения профиля структурной характеристики турбулентных флуктуаций показателя преломления воздуха из отношения эхосигналов; выполнены экспериментальная проверка методики и сопоставление данных лидара с показаниями солнечного радиометра и сцинциллометра. В перспективе развитие технологии турбулентного лидара позволит с земли дистанционно контролировать интенсивность турбулентности в пограничном слое атмосферы, например на глиссаде в аэропортах; заблаговременно обнаруживать турбулентность в ясном небе с борта воздушного судна и др.

Ключевые слова:

микроимпульсный лидар, турбулентность, увеличение обратного рассеяния, режим счета фотонов

Список литературы:

1. Виноградов А.Г., Гурвич А.С., Кашкаров С.С., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. «Закономерность увеличения обратного рассеяния волн». Свидетельство на открытие № 359. Приоритет открытия: 25 августа 1972 г. в части теоретического обоснования и 12 августа 1976 г. в части экспериментального доказательства закономерности. Государственный реестр открытий СССР // Бюлл. изобретений. 1989. № 21.
2. Кравцов Ю.А., Саичев А.И. Эффекты двукратного прохождения волн в случайно неоднородных средах // Успехи физ. наук. 1982. Т. 137, вып. 3. С. 501–527.
3. Гурвич А.С. Лидарное зондирование турбулентности на основе усиления обратного рассеяния // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2012. Т. 48, № 6. С. 655–665.
4. Устройство для регистрации усиления обратного рассеяния в атмосфере: Пат. 153460. Россия, МКП, G01S 17/95. Разенков И.А., Банах В.А., Надеев А.И.; Федер. гос. бюд. учр. науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН. № 2014149951/28; Заявл. 10.12.2014; Опубл. 20.07.2015. Бюл. № 20.
5. Гурвич А.С., Кон А.И., Миронов В.Л., Хмелевцов С.С. Лазерное излучение в турбулентной атмосфере. М.: Наука, 1976. 280 с.
6. Разенков И.А. Анализ технических решений при проектировании турбулентного лидара // Оптика атмосф. и океана. 2022. Т. 35, № 9. С. 766–776. DOI: 10.15372/AOO20220910; Razenkov I.A. Engineering and technical solutions when designing a turbulent lidar // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 35, N S1. P. S148–S158.
7. Разенков И.А. Эвристический подход к определению структурной характеристики C_n² из лидарных данных // Оптика атмосф. и океана. 2022. Т. 35, № 3. С. 195–204. DOI: 10.15372/AOO20220304; Razenkov I.A. A heuristic approach to defining the structure parameter of the refractive index of the atmosphere from turbulent lidar data // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 35, N 4. P. 345–354.
8. Воробьев В.В. О применимости асимптотических формул восстановления параметров «оптической» турбулентности из данных импульсного лидарного зондирования. I. Уравнения // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 10. С. 870–875; Vorob’ev V.V. On the applicability of asymptotic formulas of retrieving “optical” turbulence parameters from pulse lidar sounding data: I – Equations // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 2. P. 156–161.
9. Lidar: Range-Resolved Optical Remote Sensing of the Atmosphere / C. Weitkamp (ed.). Berlin: Springer, 2005. 443 p.
10. Donovan D.P., Whiteway J.A., Carswell A.I. Correction for nonlinear photon-counting effects in lidar systems // Appl. Opt. 1993. V. 32. P. 6742–6753.
11. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. 2-е изд. М.: Высшая школа, 2000. 480 с.
12. Хмелевцов С.С., Цвык Р.Ш. Флуктуации интенсивности лазерного луча при распространении в турбулентной атмосфере // Изв. вузов. Радиофизика. 1970. Т. 13, № 1. C. 146–148.
13. Wang T., Ochs G., Clifford S. Saturation-resistant optical scintillometer to measure C_n² // J. Opt. Soc. Am. 1978. V. 68. P. 334–338.