Оценка достоверности мониторинга аэрозольных загрязнений в атмосфере путем сравнения результатов обработки данных лидарного зондирования и локального забора проб
Авторы: Колготин А.В.
Опубликовано в выпуске: #11(95)/2019
DOI: 10.18698/2308-6033-2019-11-1936
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Инновационные технологии в аэрокосмической деятельности
Приведены данные, полученные в ходе кампании ORACLES в 2016 г. с использованием одновременно локальных и дистанционных (лидарных) методов измерения параметров атмосферных аэрозолей. Выполнена обработка данных лидарного зондирования, включающих коэффициенты обратного рассеяния аэрозолей на длинах волн 355, 532, 1064 нм и коэффициенты ослабления аэрозолей на 355, 532 нм. Зондирование проводилось с использованием лидара высокого спектрального разрешения авиационного базирования. Для обработки лидарных данных применялся специально разработанный регуляризирующий алгоритм, позволяющий восстанавливать микрофизические и оптические параметры аэрозолей. В рамках кампании ORACLES оптические и микрофизические параметры аэрозолей также определялись путем локального забора проб с борта самолета. Локальные и дистанционные (лидарные) измерения были одновременно совмещены в пространстве и времени. Локальные измерения использовались для контроля точности и достоверности результатов обработки данных лидарного зондирования с помощью регуляризирующего алгоритма. Показано, что достоверность результатов, полученных с использованием регуляризирующего алгоритма, достигает 90 %, точность оценки эффективного размера, количественной концентрации и объема — 25 %, реальной и мнимой частей комплексного показателя преломления — 0,05 и 0,005 соответственно, альбедо однократного рассеяния 0,05.
Литература
[1] Mishchenko M.I., Cairns B., Kopp G., Schueler C.F., Fafaul B.A., Hansen J.E., Hooker R.J., Itchkawich T., Maring H.B., and Travis L.D. Accurate Monitoring of Terrestrial Aerosols and Total Solar Irradiance. Introducing the Glory Mission. American Meteorological Society, May 2007, pp. 677–691.
[2] Müller D., Hostetler C.A., Ferrare R.A., Burton S.P., Chemyakin E., Kolgotin A., Hair J.W., Cook A.L., Harper D.B., Rogers R.R., Hare R.W., Cleckner C.S., Obland M.D., Tomlinson J., Berg L.K., Schmid B. Airborne Multiwavelength High Spectral Resolution Lidar (HSRL-2) observations during TCAP 2012: vertical profiles of optical and microphysical properties of a smoke/urban haze plume over the northeastern coast of the US. Atmos. Meas. Tech., 2014, vol. 7, pp. 3487–3496.
[3] Bohren F.B., Huffman D.R. Absorption and scattering of light by small particles. New York, John Wiley, 1983, 496 р.
[4] Tikhonov A.N., Arsenin V.Y. Solution of Ill-Posed Problems. New York, 1977, Wiley, 224 p.
[5] Twomey S. Introduction to the Mathematics of Inversion in Remote Sensing and Direct Measurements. New York, Elsevier, 1977, 243 р.
[6] Müller D., Wandinger U., Ansmann A. Microphysical particle parameters from extinction and backscatter lidar data by inversion with regularization: theory. Appl. Opt., 1999, vol. 38, pp. 2346–2357.
[7] Алехнович В.И., Коренский М.Ю., Тюменцев С.Ю., Колготин А.В. Применение регуляризирующего алгоритма Тихонова для обработки многоволновых лидарных данных в условиях отсутствия информации об ошибке измерения. Измерительная техника, 2005, № 10, c. 8–14.
[8] Колготин А.В., Алехнович В.И., Коренский М.Ю., Камша К.Н. Специальный принцип отбора решений при использовании регуляризирующего алгоритма Тихонова для обработки многоволновых лидарных данных. Измерительная техника, 2005, № 10, c. 14–19.
[9] Колготин А.В. Математическое моделирование процесса восстановления параметров аэрозолей по данным многоволнового лидарного зондирования. Дис. … канд. техн. наук. Москва, 2003, 150 с.
[10] Колготин А.В. Методика решения задач многоволнового лидарного зондирования в применении к глобальному мониторингу параметров атмосферных аэрозолей: Дис. … д-ра физ.-мат. наук. Санкт-Петербург, 2014, 211 с.
[11] Sawamura P., Moore R.H., Burton S.P., Chemyakin E., Müller D., Kolgotin A., Ferrare R.A., Hostetler C.A., Ziemba L.D., Beyersdorf A.J., Anderson B.E. HSRL-2 aerosol optical measurements and microphysical retrievals vs. airborne in situ measurements during DISCOVER-AQ 2013: an intercomparison study. Atmos. Chem. Phys., 2017, vol. 17, pp. 7229–7243.