Том 38, номер 10, статья № 7

Аннотация:

Ветровые доплеровские лидары зарекомендовали себя как эффективное средство оценивания ветровой турбулентности в самолетных измерениях. Однако существующие методы зондирования с борта самолета предполагают наличие сложной сканирующей системы. В настоящей работе тестируется возможность оценивания параметров турбулентности и ветровых конвективных потоков с помощью второй версии лидара, созданного в лаборатории распространения волн ИОА СО РАН (ЛРВ-2), при зондировании в надир с борта летящего самолета. На основе анализа экспериментальных данных были получены высотные профили оценок дисперсии вертикальной скорости ветра (ВС) и скорости диссипации кинетической энергии турбулентности до высоты 1250–1600 м. При анализе данных зондирования вблизи облака удалось зафиксировать сдвиг ВС по одному спектру лидарного сигнала с двумя доплеровскими пиками. Результаты работы могут быть полезными при создании новых способов оценивания турбулентности и сдвига ветра.

Ключевые слова:

импульсный когерентный доплеровский лидар, ЛРВ-2, вертикальная скорость ветра, скорость диссипации кинетической энергии турбулентности

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Banta R.M., Pichugina Y.L., Brewer W.A. Turbulent velocity-variance profiles in the stable boundary layer generated by a nocturnal low-level jet // J. Atmos. Sci. 2006. V. 63. P. 2700–2719. DOI: 10.1175/JAS3776.1.
2. O’Connor E.J., Illingworth A.J., Brooks I.M., West-brook C.D., Hogan R.J., Davies F., Brooks B.J. A method for estimating the kinetic energy dissipation rate from a vertically pointing Doppler lidar, and independent evaluation from balloon-borne in situ measurements // J. Atmos. Ocean. Technol. 2010. V. 27, N 10. P. 1652–1664. DOI: 10.1175/2010JTECHA1455.1.
3. Sathe A., Mann J. A review of turbulence measurements using ground-based wind lidars // Atmos. Meas. Tech. 2013. V. 6, N 11. P. 3147–3167. DOI: 10.5194/amt-6-3147-2013.
4. Sathe A., Mann J., Vasiljevic N., Lea G. A six-beam method to measure turbulence statistics using ground-based wind lidars // Atmos. Meas. Tech. 2015. V. 8. P. 729–740. DOI: 10.5194/amt-8-729-2015.
5. Newman J.F., Klein P.M., Wharton S., Sathe A., Bonin T.A., Chilson P.B., Muschinski A. Evaluation of three lidar scanning strategies for turbulence measurements // Atmos. Meas. Tech. 2016. V. 9. P. 1993–2013. DOI: 10.5194/amt-9-1993-2016.
6. Bonin T.A., Choukulkar A., Brewer W.A., Sandberg S.P., Weickmann A.M., Pichugina Y., Banta R.M., Oncley S.P., Wolfe D.E. Evaluation of turbulence measurement techniques from a single Doppler lidar // Atmos. Meas. Tech. 2017. V. 10. P. 3021–3039. DOI: 10.5194/amt-2017-35.
7. Bodini N., Lundquist J.K., Newsom R.K. Estimation of turbulence dissipation rate and its variability from sonic anemometer and wind Doppler lidar during the XPIA field campaign // Atmos. Meas. Tech. 2018. V. 11. P. 4291–4308. DOI: 10.5194/amt-11-4291-2018.
8. Banakh V.A., Smalikho I.N., Falits A.V., Sherstobitov A.M. Estimating the parameters of wind turbulence from spectra of radial velocity measured by a pulsed Doppler lidar // Remote Sens. 2021. V. 13, N 11. AN 2071. DOI: 10.3390/rs13112071.
9. Weissmann M., Busen R., Dörnbrack A., Rahm S., Reitebuch O. Targeted observations with an airborne wind lidar // J. Atmos. Ocean. Technol. 2005. V. 22, N 11. P. 1706–1719. DOI: 10.1175/JTECH1801.1.
10. Zhang X., Lin Z., Gao Ch., Han Ch., Fan L., Zhao X. Evaluation and wind field detection of airborne doppler wind lidar with automatic intelligent processing in North China // Atmosphere. 2024. V. 15, N 5. P. 536. DOI: 10.3390/atmos15050536.
11. Emmitt S.G., Zhang S.Q. Joint analysis of convective structure from the APR-2 precipitation radar and the DAWN Doppler wind lidar during the 2017 Convective Processes Experiment (CPEX) // Atmos. Meas. Tech. 2020. V. 13, N 8. P. 4521–4537. DOI: 10.5194/amt-13-4521-2020.
12. Gasch P., Kasic J., Maas O., Wang Z. Advancing airborne Doppler lidar wind profiling in turbulent boundary layer flow–an LES-based optimization of traditional scanning-beam versus novel fixed-beam measurement systems // Atmos. Meas. Tech. 2023. V. 16, N 22. P. 5495–5523. DOI: 10.5194/amt-16-5495-2023.
13. Шерстобитов А.М., Банах В.А., Смалихо И.Н., Фалиц А.В. Тестирование оптоволоконного импульсного когерентного доплеровского лидара ЛРВ-2 // Оптика атмосф. и океана. 2025. Т. 38, № 7. С. 541–550. DOI: 10.15372/AOO20250705.
14. Электронный ресурс URL: https://iao.ru/ru/structure/juc/plane/equip (дата обращения: 16.10.2024).
15. Банах В.А., Смалихо И.Н. Когерентные доплеровские ветровые лидары в турбулентной атмосфере. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2013. 304 с.
16. Frehlich R. Effects of wind turbulence on coherent Doppler lidar performance // J. Atmos. Ocean. Technol. 1997. V. 14, N 1. P. 54–75. DOI: 10.1175/1520-0426(1997)014<0054:EOWTOC>2.0.CO;2.