Том 22, номер 09, статья № 9

pdf Васильев А. В., Ивлев Л. С., Кугейко М. М., Лысенко С. А., Терёхин Н. Ю. Оценка точности контрольных измерений в задачах оптической диагностики микрофизических параметров аэрозоля. // Оптика атмосферы и океана. 2009. Т. 22. № 09. С. 873-881.
Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:

Рассмотрено приложение накопленной априорной информации об атмосферных аэрозолях к задачам анализа информативности измерений различных оптических аэрозольных характеристик относительно микрофизических параметров аэрозоля. Отмечена необходимость моделирования вариаций микрофизических параметров, описывающих реальную изменчивость аэрозолей. На указанных принципах предложена статистическая микрофизическая модель аэрозолей приземного слоя. На ее основе рассчитаны вариационные коэффициенты оптических аэрозольных характеристик по микрофизическим параметрам. Они оформлены в виде компьютерной базы данных и соответствующего вычислительного кода. Указанные средства применимы для различных задач анализа информативности измерений оптических аэрозольных характеристик, в частности оценки необходимой точности одновременных (контрольных) микрофизических. В качестве примера рассмотрены оценки информативности конкретных лидарных измерений. Для этих измерений на основе предложенной модели в рамках численных экспериментов получены регрессионные соотношения между оптическими и микрофизическими аэрозольными характеристиками. Показано хорошее соответствие результатов восстановления параметров аэрозоля по предложенным регрессионным соотношениям соответствующим данным сети AERONET.

Ключевые слова:

аэрозольные модели, вариация параметров, информативность оптических измерений, лидарное зондирование, регрессионные соотношения

Список литературы:

1.Кондратьев К.Я., Ивлев Л.С., Крапивин В.Ф. Свойства, процессы образования и последствия воздействия атмосферного аэрозоля: от нано- до глобальных масштабов. СПб.: Изд-во «ВВМ», 2007. 860 с.
2.Зуев В.Е., Креков Г.М. Оптические модели атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 256 с.
3.Креков Г.М., Рахимов Р.Ф. Оптические модели атмосферного аэрозоля. Томск: Изд-е Томского филиала СО АН СССР, 1986. 294 с.
4.Креков Г.М., Звенигородский С.Г. Оптическая модель средней атмосферы. Новосибирск: Наука, 1990. 278 с.
5.d'Almeida G.A., Koepke P., Shettle E. Atmospheric aerosol: global climatology and radiative characteristics. Hampton, USA. A. Deepak Publication, 1991. 549 p.
6.Андреев С.Д., Ивлев Л.С. Моделирование оптических характеристик аэрозолей приземного слоя атмосферы в области спектра 0,3–15 мкм. Часть 1. Принципы построения модели // Оптика атмосф. и океана. 1995. Т. 8. № 5. С. 788–795.
7.Андреев С.Д., Ивлев Л.С. Моделирование оптических характеристик аэрозолей приземного слоя атмосферы в области спектра 0,3–15 мкм. Часть 2. Модель состава и структуры аэрозолей // Оптика атмосф. и океана. 1995. Т. 8. № 8. С. 1227–1235.
8.Андреев С.Д., Ивлев Л.С. Моделирование оптических характеристик аэрозолей приземного слоя атмосферы в области спектра 0,3–15 мкм. Часть 3. Результаты моделирования // Оптика атмосф. и океана. 1995. Т. 8. № 8. С. 1236–1243.
9.Kneizis F.X., Abreu L.W., Anderson G.P., Chetwynd G.H., Shettle E.P., Berk A., Bernstein L.S., Robertson D.S., Acharya P., Rothman L.S., Selby J.E.A., Gallery W.O., Clouth S.A. The Modtran 2/3. Report and Lowtran 7 model. Phillips Laboratory, Hanscon, Massachusetts. 1996. 230 p.
10.Васильев А.В., Ивлев Л.С. Оптическая статистическая модель атмосферы для района Ладожского озера // Оптика атмосф. и океана. 2000. Т. 13. № 2. С. 198–203.
11.Ивлев Л.С., Васильев А.В., Белан Б.Д., Панченко М.В., Терпугова С.А. Оптико-микрофизические модели городских аэрозолей // Третья Междунар. конф. «Естественные и антропогенные аэрозоли»: Сб. трудов. Санкт-Петербург, 24.09–27.09.2001. СПб.: Изд-во НИИХ СПбГУ, 2003. С. 161–170.
12.Исаков А.А., Бегунов С.Л., Головятинский С.А., Тихонов А.В. Спектрополяриметрические исследования натурных аэрозолей // Оптика атмосф. и океана. 1999. Т. 12. № 6. С. 556–561.
13.Розенберг Г.В., Горчаков Г.И., Георгиевский Ю.С., Любовцева Ю.С. Физика атмосферы и проблемы климата. М.: Наука, 1980. 320 c.
14.Чавро А.И., Георгиевский Ю.С., Малкевич М.С., Шукуров А.X. Связь между статистическими характеристиками, спектральной структурой ослабления радиации и метеорологическими параметрами // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1978. Т. 14. № 2. С. 157–169.
15.Кугейко М.М., Лысенко С.А. Уравнения множественной регрессии для фракционных концентраций атмосферного аэрозоля и спектральных значений коэффициента ослабления // Ж. прикл. спектроск. 2006. Т. 73. № 6. С. 807–812.
16.Кугейко М.М., Лысенко С.А. Спектро-корреляционный метод измерения фракционного состава аэродисперсных сред с реализацией измерительного и вычислительного алгоритмов // Измерительная техника. 2008. № 3. С. 53–57.
17.Кугейко М.М., Лысенко С.А. Определение параметров атмосферных аэрозолей по данным Раман-лидара // Лазерная физика и оптические технологии: Сб. науч. трудов VII Междунар. науч. конф., Минск, 17–19 июня 2008 г. Минск: Изд-во Ин-та физики им. Б.И. Сте-
панова НАН Беларуси, 2008. С. 235–238.
18.Васильев А.В. Об использовании аналитических выражений при аппроксимации экспериментально измеренных функций распределения аэрозольных частиц по размерам // Третья Междунар. конф. «Естественные и антропогенные аэрозоли»: Сб. трудов. Санкт-Петербург, 24.09–27.09.2001. СПб.: Изд-во НИИХ СПбГУ, 2003. С. 98–103.
19.Васильев А.В. Универсальный алгоритм расчета оптических характеристик однородных сферических частиц. I. Одиночные частицы // Вестн. СПбГУ. Сер. 4. 1996. Вып. 4 (№ 25). С. 3–11.
20.Васильев А.В. Универсальный алгоритм расчета оптических характеристик однородных сферических частиц. II. Ансамбли частиц // Вестн. СПбГУ. Сер. 4. 1997. Вып. 1 (№ 4). С. 14–24.
21.Васильев А.В., Мельникова И.Н. Коротковолновое солнечное излучение в атмосфере Земли. Расчеты. Измерения. Интерпретация. СПб.: Изд-во НИИХ СПбГУ, 2002. 388 с.
22.Тимофеев Ю.М., Васильев А.В. Теоретические основы атмосферной оптики. СПб.: Наука, 2003. 474 с.
23.Рахимов Р.Ф., Панченко М.В. Об однопараметрической модели атмосферной изменчивости угловых функций аэрозольного светорассеяния // Оптика атмосф. и океана. 1999. Т. 12. № 2. С. 109–120.
24.Тимофеев Ю.М., Поляков А.В. Математические аспекты решения обратных задач атмосферной оптики. СПб.: Изд-во СПб. ун-та, 2001. 188 с.
25.Busenberg J., Ansmann A., Baldasano J., Balis D., Buckman C., Calpini B., Chaikovsky A., Flamant P., Hagard A., Mitev V., Papayannis A., Pelon J., Resendes D., Schneider J., Trickle T., Vaughan G., Visconti G., Wiegner M. // Advances in laser remote sen-
sing. Selected papers 20-th Int. Lader Radar Conference (ILRC) (Vichi, France, 2000). P. 155–158.
26.Murayama T., Sugimoto N., Matsui I., Lio Zh., Sakai T., Shibata T., Iwasaka Y., Won J.G., Yoon S.C., Zhou T., Li J., Hu H. // Advances in laser remote sensing. Selected papers 20-th Int. Lader Radar Conference (ILRC) (Vichi, France, 2000). P. 169–177.
27.Чайковский А.П., Иванов А.П., Балин Ю.С., Ельников А.В., Тулинов Г.Ф., Плюснин И.И., Букин О.А., Чен Б.Б. Лидарная сеть CIS-LiNet для мониторинга аэрозоля и озона: методология и аппаратура // Оптика атмосф. и океана. 2005. Т. 18. № 12. С. 1066–1072.
28.Ельников А.В., Бурлаков В.Д., Долгий С.И., Зуев В.В., Невзоров А.В., Плюснин И.И., Сысоев С.М., Бушмелева К.И., Черный М.С. Лидарная система для зондирования аэрозоля в г. Сургут в рамках проекта CIS-LiNet // Оптика атмосф. и океана. 2006. Т. 19. № 11. С. 982–985.
29.Самохвалов И.В., Бобровников С.М., Гейко П.П., Ельников А.В., Кауль Б.В. Развитие высотного лидара Томского государственного университета как уникального комплекса для мониторинга атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 2006. Т. 19. № 11. С. 995–999.
30.Veselovskii I., Kolgotin A., Griaznov V., Muller D., Franke K., Whiteman D.N. Inversion of multiwavelength Raman lidar data for retrieval of bimodal aerosol size distribution // Appl. Opt. 2004. V. 43. Iss. 5. P. 1180–1195.
31.Veselovskii I., Kolgotin A., Muller D., Whiteman D.N. Information content of multiwavelength lidar data with respect to microphysical particle properties derived form eigenvalue analysis // Appl. Opt. 2005. V. 44. Iss. 25. P. 5292–5303.
32.Васильев А.В., Ивлев Л.С. Численное моделирование спектральной аэрозольной индикатрисы рассеяния света // Оптика атмосф. и океана. 1996. Т. 9. № 1. C. 129–133.
33.Чайка А.М., Тимофеев Ю.М., Поляков А.В. Стратосферный аэрозоль по данным измерений аппаратуры SAGE III // Исслед. Земли из космоса. 2007. № 2. C. 10–18.
34.http://aeronet.gsfc.nasa.gov. Данные сети AERONET, 2009.