Атмосферный лидар

Для более широкого освещения этой темы см. Лидар .

Атмосферный лидар — это класс инструментов, который использует лазерный свет для изучения свойств атмосферы от земли до верхних слоев атмосферы . Такие инструменты использовались, среди прочего, для изучения атмосферных газов, аэрозолей, облаков и температуры.

История

Основные концепции изучения атмосферы с помощью света были разработаны еще до Второй мировой войны . В 1930 году Э. Х. Синг предложил исследовать плотность верхних слоев атмосферы с помощью прожектора. луча . В последующие годы лучи прожекторов использовались для изучения высоты облаков с использованием как сканирующего, так и импульсного света. Также были предложены передовые методы изучения свойств облаков с использованием рассеянного света с разными длинами волн . В ходе первых экспериментов в тропосфере наблюдались картины рассеяния света, несовместимые с чистой молекулярной атмосферой. Эту несовместимость приписывали взвешенным частицам дымки. Подобные методики разрабатывались и в СССР. После окончания войны техника прожекторного луча продолжала совершенствоваться, появились более точные инструменты и новые атмосферные параметры, такие как температура. В то же время импульсный свет использовался при построении дальномера для измерения расстояний до предметов, но остался лишь экспериментальной разработкой.

В 1960 году Т. Майман продемонстрировал первый функциональный лазер в исследовательских лабораториях Хьюза . Демонстрация стала поворотным моментом для разработки лидара. Вскоре после этого инженеры Hughes Aircraft Company разработали лазерный дальномер, использующий свет рубинового лазера . Новое устройство, получившее название колидар (обнаружение когерентного света и определение дальности), получило широкую огласку. . В 1962 году Л. Смуллин и Г. Фиокко использовали рубиновый лазер для обнаружения эха от Луны . Во время своих экспериментов они наблюдали рассеянный в верхних слоях атмосферы свет, который они приписывали частицам пыли. Вскоре несколько исследовательских групп сконструировали аналогичные устройства для наблюдения за атмосферой. К 1969 году «более 20 лазеров использовались метеорологами в Соединенных Штатах, по крайней мере, на полурегулярной основе» для различных целей, включая измерения аэрозолей, наблюдения за субвидимыми перистыми облаками и серебристыми облаками , а также видимости . измерение

Дизайн

Рисунок 1. Схематическая конфигурация лидара

Упрощенное представление установки лидара показано на рисунке 1. Передающий блок состоит из лазерного источника, за которым следует ряд зеркал, а также расширителя луча , который направляет коллимированный луч света вертикально вверх в открытую атмосферу. Часть передаваемого излучения рассеивается компонентами атмосферы (т.е. газами, молекулами, аэрозолями, облаками) обратно в лидар, где собирается телескопом . Обратно рассеянный свет поступает в оптический анализатор, где оптический сигнал сначала спектрально разделяется, усиливается и преобразуется в электрический сигнал. Наконец, сигнал оцифровывается и сохраняется в компьютерном блоке.

Приложения

Облака

Лидары оказались полезными для классификации типов облаков (т. е. кучевых и перистых). Границы облаков можно получить с помощью наземного лидара, работающего в видимом и/или ближнем инфракрасном диапазоне. Высоту нижней границы облаков можно определить по разнице во времени между прохождением лазерного импульса на небо и обнаружением обратно рассеянного света телескопом. Лазерный луч всегда ослабляется, когда он проникает через облака. Однако при использовании мощного лазера (например, Nd:YAG-лазера с высокой энергией в импульсе) вершины облаков также могут быть обнаружены. Еще один физический параметр, который можно получить, — это фаза облака. Используя линейно поляризованный лазерный луч, коэффициент линейной деполяризации частиц (δ) можно определить как отношение измеренной интенсивности перпендикулярного обратного рассеяния к интенсивности параллельного обратного рассеяния относительно оси поляризации передатчика:

$\delta ={\frac {I_{\perp }}{I_{\parallel }}}$

Когда этот параметр равен нулю (сигнал обратного рассеяния линейно поляризован), облако содержит жидкие сферические капли. Однако когда облако содержит кристаллы льда, обратнорассеянный свет приходит на приемник с кроссполяризованной составляющей, и δ имеет большее значение (0 < δ < 1). Капли жидкости имеют тенденцию вести себя как симметричные рассеивающие элементы, тогда как кристаллы льда являются асимметричными.

Использование коэффициента поляризации обычно включает неявное предположение о том, что частицы в объеме ориентированы случайным образом. Поляризационные свойства ориентированных частиц не могут быть правильно представлены коэффициентом деполяризации. Кристаллы льда, как известно, ориентируются горизонтально, когда они достаточно велики, чтобы силы сопротивления преодолевали хаотизирующие эффекты броуновского движения. Дождь также обычно ориентирован, когда силы сопротивления сглаживают капли в направлении падения. В таких случаях измеренный коэффициент деполяризации может зависеть от конкретного состояния поляризации, используемого лидарной системой. Некоторые поляризационные лидарные системы могут измерять всю фазовую матрицу обратного рассеяния, тем самым избегая неоднозначности коэффициента деполяризации при наличии ориентированных частиц.

Аэрозольные частицы

Одной из самых больших неопределенностей в отношении изменения климата является важность прямого и косвенного воздействия аэрозолей. Неопределенности были подчеркнуты в четвертом оценочном отчете Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК). Большое разнообразие оптических свойств аэрозолей, включая их источники и метеорологические процессы, которым они подвергаются, требует измерений с вертикальным разрешением, которые могут быть выполнены только с помощью обычных лидарных наблюдений. Сети аэрозольных лидаров, такие как Европейская лидарная сеть для исследования аэрозолей (EARLINET) были созданы для последовательного исследования свойств аэрозолей, а также явлений переноса и модификации в региональном и континентальном масштабе. По состоянию на 2015 год EARLINET состоит из 27 лидарных станций, на которых размещено более 44 000 профилей. Лидары упругого обратного рассеяния (EBL) широко используются для исследования облаков и слоев аэрозоля с 1960-х годов. EBL обнаруживают общий сигнал обратного рассеяния (вклад частиц и молекул). Профили коэффициента ослабления необходимо оценивать, используя молекулярный сигнал и предположение об условно «постоянном» (грубо говоря) отношении аэрозольного ослабления к обратному рассеянию, называемом лидарным отношением. Основное используемое уравнение, известное как уравнение лидара:

$P(r)={\frac {EL}{r^{2}}}O(r)\left[\beta _{\mathrm {aer} }(r)+\beta _{\mathrm {mol} }(r)\right]e^{-2\int _{0}^{r}\alpha _{\mathrm {aer} }(s)+\alpha _{\mathrm {mol} }(s)\,ds},$ ( 1 )

где P(r) — мощность обратнорассеянного излучения, принимаемого лидарным телескопом на расстоянии r , E — энергия передаваемого лазерного импульса, L — константа лидара, суммирующая его оптические и обнаруживающие характеристики, O(r) — функция перекрытия, и $\beta _{\mathrm {aer/mol} }(r)$ и $\alpha _{\mathrm {aer/mol} }(r)$ – коэффициенты аэрозольного/молекулярного обратного рассеяния и экстинкции соответственно. Молекулярное обратное рассеяние и поглощение могут быть получены на основе метеорологических данных, поэтому единственными неизвестными в уравнении лидара являются $\beta _{\mathrm {aer} }(r)$ и $\alpha _{\mathrm {aer} }(r)$. Однако коэффициент лидара, как интенсивное свойство аэрозоля, сильно зависит от размера, морфологии и химического состава частиц и сильно варьируется по высоте, что часто ставит под угрозу достоверность профиля вымирания. Процесс расчета профилей коэффициентов обратного рассеяния и затухания на основе сигналов EBL широко известен как метод Клетта. и первоначально был формализован Хитшфельдом и Борданом в 1954 году. Вышеупомянутый недостаток при оценке профилей затухания преодолевается с помощью лидара комбинационного (неупругого) обратного рассеяния и лидара высокого спектрального разрешения (HSRL). Рамановский лидар работает путем дополнительного измерения неупругого обратного рассеяния молекулами азота и/или кислорода. HSRL использует подход обработки, но получает дополнительную меру обратного рассеяния только на молекулах на передаваемой длине волны, блокируя спектрально узкие возвратные сигналы аэрозоля и пропуская спектрально широкие молекулярные отраженные сигналы. Эти методы обеспечивают прямой расчет коэффициента поглощения, устраняя необходимость в предположении о коэффициенте лидара, поскольку любые дополнительные члены (например, коэффициент молекулярного поглощения) учитываются на основе метеорологических (например, радиозондирования) и данных стандартной атмосферы. После некоторых математических манипуляций с уравнением лидара уравнение, связанное с затуханием, выглядит следующим образом:

${\alpha _{\mathrm {aer} }}(r,{\lambda _{inc}})={\frac {{\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} r}}\left[\ln {\frac {N_{\mathrm {sca} }}{{r^{2}}P(r,{\lambda _{\mathrm {sca} }})}}\right]-{\alpha _{\mathrm {mol} }}(r,{\lambda _{\mathrm {inc} }})-{\alpha _{\mathrm {mol} }}(r,{\lambda _{\mathrm {sca} }})}{1+{\left({\frac {\lambda _{inc}}{\lambda _{\mathrm {sca} }}}\right)}^{\mathrm {\AA} (r)}}},$ ( 2 )

где индексы «inc» и «sca» относятся к падающему лазерному свету и смещенному обратно рассеянному свету соответственно (в HSRL эти термины одинаковы, что еще больше упрощает уравнение, но различие необходимо в случае рамановского лидара), N - плотность числа молекул азота / кислорода и $\mathrm {\AA}$ – показатель Ангстрема . Недостатком этого метода является наличие производной в результирующей формуле коэффициента экстинкции ( 2 ), что приводит к потенциальной численной нестабильности, что открывает активную область исследований.

Инверсия микрофизических свойств аэрозоля

Извлечение микрофизических свойств частиц мотивировано необходимостью более глубокого понимания влияния аэрозолей на климат путем исследования их пространственной и временной изменчивости. Ключевым параметром является распределение количества частиц по их размеру. Другими микрофизическими параметрами, определяющими характеристики аэрозолей, являются средний (эффективный) радиус, общая объемная концентрация и концентрация на площади поверхности, комплексный показатель преломления и альбедо однократного рассеяния (климатическое воздействие). Хотя знание свойств аэрозоля (прямая задача) и прогнозирование сигнала лидара представляют собой простой расчет, обратный процесс математически некорректен (т. е. неуникальное и неполное пространство решений), что демонстрирует сильную чувствительность к входным неопределенностям. Оптические параметры могут быть получены из измерений с использованием многоволновых лидарных систем упругого комбинационного рассеяния света. Параметры используются в качестве входных данных для алгоритмов инверсии. Вымирание ( $\alpha$) и обратное рассеяние ( $\beta$) коэффициенты, измеренные многоволновым ( $\lambda$ ) лидар связан с распределением числа по размерам через интегральное уравнение Фредгольма первого рода:

${\Gamma _{\alpha /\beta }}(\lambda )=\int \limits _{r_{\min }}^{r_{\max }}{{K_{\alpha /\beta }}(r,\lambda ;m)n(r)dr},$ ( 3 )

где r — радиус частицы, m — комплексный показатель преломления и ? — это функции ядра, которые суммируют размер, форму и состав частиц. Нелинейная зависимость от показателя преломления обычно решается путем предположения сетки жизнеспособных вариантов. Пространство решений строится и дополнительно ограничивается физическими и/или математическими ограничениями и границами размера частиц. $\left[r_{\min },r_{\max }\right]$ также определены заранее. Модель уравнения. ( 1 ) дополнительно предполагает, что показатель преломления не зависит от длины волны. Длина волны ограничена несколькими дискретными значениями в зависимости от текущей технологии и доступности лидарной системы. Минимальная настройка оптических данных состоит из 5 значений, где $\lambda _{i}=\{355,532,1064\}$ нм, $i=\{1,2,3\}$. уравнение ( 1 ) необходимо дискретизировать, поскольку ее невозможно решить аналитически. Теория обратных некорректных задач показывает, что потенциальные зашумленные компоненты в лидарных данных приведут к сбою решения, независимо от величины уровня ошибки. Методы регуляризации используются для противодействия внутренней нестабильности инверсии. Цель этих методов — отфильтровать зашумленные компоненты решений, сохранив при этом как можно большую часть содержания решения. Идеальный компромисс между шумом и регулярностью выражается в так называемых правилах выбора параметров. Обычно используемые методы регуляризации — это усеченное разложение по сингулярным значениям , регуляризация Тихонова в сочетании с принципом несоответствия, метод L-кривой или метод обобщенной перекрестной проверки в качестве правила выбора параметра. В то время как модель Eq. ( 1 ) предлагает разумное приближение для почти сферических частиц (например, аэрозолей, сжигающих биомассу), но больше не обеспечивает жизнеспособного описания для несферического случая. Известно, что форма частиц оказывает существенное влияние на рассеяние вбок и назад. Недавние исследования показывают, что приближение сфероидальных частиц способно воспроизводить оптические данные гораздо точнее, чем сферы.

Газы

Лидарные системы могут использоваться для измерения профилей концентрации атмосферных газов (например, водяного пара , озона ) и промышленных выбросов (например, SO ₂ , NO ₂ , HCl ). Такие измерения выполняются с использованием двух основных типов лидаров; Рамановский лидар и лидары дифференциального поглощения (DIAL). В первом типе рамановский лидар обнаруживает рассеяние лазерного луча за счет комбинационного рассеяния света . Сдвиг частоты, вызванный таким рассеянием, уникален для каждой молекулы и действует как «сигнатура», позволяющая обнаружить ее конкретный вклад. Второй тип, системы DIAL, излучают два луча с двумя разными частотами. Один луч настроен точно на линию молекулярного поглощения , а другой луч настроен на ближайшую длину волны без молекулярного поглощения. Изучая разницу в интенсивности рассеянного света на двух частотах, системы DIAL могут разделить вклад конкретной молекулы в атмосфере.

Температура

Лидарные системы могут измерять температуру атмосферы на расстоянии примерно до 120 км с использованием различных методов, каждый из которых адаптирован для определенного диапазона высот. . Современные лидарные системы могут сочетать несколько из этих методов в одной системе. .

Измерение температуры в нижней части атмосферы обычно осуществляется с использованием температурно-зависимых изменений свойств молекулярного рассеяния или поглощения. Системы вращательного комбинационного рассеяния могут использовать преимущества температурно-зависимого спектра рассеяния вращательной полосы комбинационного рассеяния лазерного света, рассеянного эталонными газами, такими как азот и кислород. . Точно измеряя только этот рассеянный свет, смещенный комбинационным рассеянием, такие системы могут определять профиль температуры на расстоянии до 40 км ночью и до 12 км днем, хотя диапазон является функцией времени измерения с более длительным интегрированием, необходимым для больших высот. Вращательный рамановский лидар был полезным активным дистанционным методом профилирования температуры атмосферы, но его реализация требовала внешней калибровки. Это не является существенной необходимостью, но в разработке эффективных подходов к прямому измерению необходимых условий калибровки приемника мало успехов, поэтому вместо этого эти условия обычно корректируются, чтобы оценка рамановской температуры соответствовала вспомогательному измерению температуры (обычно радиозондам ).

Концепция использования лидара дифференциального поглощения (DIAL) для определения профиля температуры в нижних слоях атмосферы (от поверхности до 6 км) предлагалась на протяжении 1980-х годов. Методика предполагала исследование температурно-зависимой линии поглощения кислорода в районе 770 нм. Преимущество температурного профиля DIAL заключается в том, что оно не требует внешней калибровки. Однако эффект спектрального уширения молекулярных рассеивателей сделал проблему измерения поглощения кислорода с помощью лидара неразрешимой на несколько десятилетий. Лишь в 2019 году этот метод был успешно продемонстрирован с использованием универсальной архитектуры на основе диодного лазера, которая объединила DIAL водяного пара, DIAL кислорода и лидар высокого спектрального разрешения (HSRL) в единую систему. HSRL напрямую измеряет относительное соотношение молекулярного и аэрозольного рассеянного света, необходимое для коррекции спектроскопии поглощения кислорода, в то время как DIAL для водяного пара обеспечивает поправку на плотность кислорода. Даже с учетом дополнительных измерений инверсия для получения температуры значительно сложнее, чем традиционные методы DIAL.

Лидары упругого обратного рассеяния используются для получения профилей температуры в верхних слоях атмосферы (от ~ 30 км до ~ 100 км). Без присутствия облаков или аэрозоля обратное рассеяние лазерного света с этих высот происходит только за счет молекулярного рассеяния. Полученный сигнал пропорционален числовой плотности молекул, которая, в свою очередь, связана с температурой в соответствии с законом идеального газа. Профили температуры на больших высотах, до 120 км, можно получить, измеряя уширение спектров поглощения атомов таких металлов, как Na, Ca, K и Fe.

Ветер

Лидары способны восстанавливать полный вектор ветра на основе оптического эффекта Доплера . Так называемые доплеровские лидары могут фиксировать движение молекул и частиц, обнаруживая сдвиг частоты обратно рассеянного света. В частности, предположим, что излучающее излучение имеет частоту f ₀ =c/λ ₀ , где λ ₀ — длина волны лазерного луча, для движущейся мишени (т. е. аэрозольной частицы или молекулы) с относительной линией излучения. скорости визирования v отраженный свет, регистрируемый лидарным приемником, имеет сдвиг частоты, равный Δf=2v/c. Скорость частицы определяется там, где положительная скорость по лучу зрения означает, что цель движется к лидару, и приводит к положительному сдвигу частоты. В литературе, посвященной лидарным применениям, лучевая скорость всегда называется лучевой скоростью. Величину сдвига можно обнаружить несколькими методами, основными из которых являются методы когерентного обнаружения и методы прямого обнаружения.

Когда в качестве индикаторов используются аэрозоли, сила отраженного сигнала зависит от аэрозольной нагрузки в атмосфере, а она, как известно, зависит от географического положения, состояния атмосферы и синоптической ситуации. Рабочая длина волны может быть любой длиной волны, чувствительной к размерам лежащих в основе частиц. В целом возврат аэрозоля улучшается при более низких длинах волн в УФ-диапазоне. Тем не менее, сигнал лидара становится более чувствительным к молекулам воздуха в УФ-диапазоне, и ожидаемое соотношение обратного рассеяния аэрозоля к молекулам обеспечить труднее. Доплеровские лидары обычно направлены в зенит и обеспечивают профили вертикальной составляющей ветра с вертикальным разрешением. Методы сканирования применяются для определения горизонтальной составляющей ветра.

Несколько таких систем используются с земли для приложений, связанных, например, с аэропортами, ветряными электростанциями, изучением турбулентности планетарного пограничного слоя и т. д. ADM-Aeolus Спутниковая миссия Европейского космического агентства станет первым ветровым лидаром, работающим из космоса. .

JAXA и Mitsubishi Electric разрабатывают бортовой лидар SafeAvio, который позволит вдвое сократить количество аварий из-за турбулентности в ясном небе . мощностью 1,9 кВт, массой 148 кг (325 фунтов) Прототип имеет пространственное разрешение 1–30 км (0,5–16 морских миль), 300 м (980 футов) и дальность дистанционного зондирования уменьшенную до 9 км на высоте 40 000 футов. . Он будет предупреждать экипажи о необходимости пристегнуть ремни безопасности, а затем разработает автоматический контроль ориентации, чтобы минимизировать тряску. Прототип прошел летные испытания на Boeing 777F EcoDemonstrator в марте 2018 года, цели и требования должны быть определены к марту 2019 года, а технико-экономическое обоснование должно быть завершено к марту 2020 года, прежде чем будет принято решение о разработке системы.

Металлические соединения в атмосфере

Лидары используют резонансное рассеяние в верхних слоях атмосферы для обнаружения атомов металлов. В таких системах излучаемый лазерный свет должен быть точно настроен на резонансную частоту исследуемого вещества. . Первыми такими измерениями было обнаружение атомных слоев металлического натрия (Na) в мезопаузе. Тот же метод теперь применяется для обнаружения металлического калия (K), лития (Li), кальция (Ca), ионов кальция (ион Ca) и железа (Fe). Эти измерения предоставляют важную информацию о малоизученной области атмосферы и помогли расширить знания о концентрации видов, их происхождении и сложной динамике атмосферы на этих высотах.

Применение лидара к погоде и климату

Планетарный пограничный слой (ППС) — это часть тропосферы, на которую напрямую влияет наличие земной поверхности и которая реагирует на поверхностные воздействия в течение часа или меньше. . преобладают процессы конвективного турбулентного перемешивания В перемешанном слое (ПС) ППС , которые оказывают основное влияние на рост и перенос атмосферных примесей. Метеорологические переменные (т.е. температура , влажность , ветер ) в PBL имеют решающее значение в качестве входных данных для надежного моделирования в моделях качества воздуха. Одним из ключевых параметров, определяющих вертикальную протяженность ML, является высота PBL.

С точки зрения наблюдений высота PBL исторически измерялась с помощью радиозондов. но в последние годы стали использоваться инструменты дистанционного зондирования, такие как лидар. Поскольку хорошо известно, что высота ППС сильно варьируется как во времени, так и в пространстве, порядка нескольких метров и нескольких минут, радиозондирование не является оптимальным выбором для наблюдений высоты ППС. Концепция использования лидара для определения высоты PBL основана на предположении, что существует сильный градиент концентрации аэрозолей в ML по сравнению со свободной атмосферой. Преимуществом использования инструментов дистанционного зондирования перед радиозондами для определения высоты PBL является возможность практически непрерывного мониторинга по сравнению с обычными наблюдениями, проводимыми два раза в день с помощью радиозондов. Непрерывный мониторинг высоты ППС позволит лучше понять глубину конвективных турбулентных процессов в МЛ, которые являются основным источником загрязнения воздуха.

Глубина ППС определяется как высота уровня инверсии, отделяющего свободную тропосферу (СТ) от пограничного слоя. Обычно в верхней части ППС поток плавучести достигает минимума и большие градиенты потенциальной температуры , водяного пара и аэрозолей наблюдаются . Определение точного положения глубины PBL важно для надежного представления параметров в метеорологических моделях и моделях качества воздуха, поскольку PBL является областью максимальной турбулентности. Известно, что в ППС преобладают процессы конвективного перемешивания, что в результате влияет на структуру и состав аэрозолей. Знание вертикальной протяженности конвективного перемешивания позволит более точно описать атмосферу в пограничном слое. В последние годы для определения и наблюдения высоты PBL использовались инструменты дистанционного зондирования, такие как лидар. Преимуществом использования лидара является временной и вертикальный пространственный охват с высоким разрешением, которым можно управлять непрерывно и практически в автоматическом режиме. Таким образом, можно записать мгновенную высоту PBL, что позволяет проводить более глубокий анализ, например, суточную эволюцию и долгосрочные исследования климата.

Для определения высоты PBL по лидарным наблюдениям было применено несколько методов. Это как объективные, так и субъективные методы. Объективные методы состоят из различных форм производных методов, методы вейвлет-анализа, метод дисперсии, и идеальный метод подгонки профиля. Методы визуального контроля нечасто используются как субъективный подход, но это не лучший подход.

Облакомеры — это наземные лидары, оптимизированные для измерения облачности на траектории захода на посадку самолетов. Их также можно использовать для исследований PBL.

Лидар Шаймпфлюга

Появился еще один лидарный метод дистанционного зондирования атмосферы. Он основан на принципе Шаймпфлюга , называемом лидаром Шаймпфлюга ( слайдар ).

« Следствием принципа Шаймпфлюга является то, что когда лазерный луч передается в атмосферу, обратное рассеянное эхо всего объема освещающего зонда все еще находится в фокусе одновременно, не уменьшая апертуру, пока плоскость объекта, плоскость изображения и плоскость линзы пересекаются друг с другом ». Двумерная камера CCD/CMOS используется для разрешения эха обратного рассеяния проходящего лазерного луча.

Таким образом, как и в случае традиционных лидарных технологий, источники света непрерывной волны, такие как диодные лазеры, могут использоваться для дистанционного зондирования вместо использования сложных наносекундных импульсных источников света. Система SLidar также представляет собой надежную и недорогую систему, основанную на компактных лазерных диодах и матричных детекторах. DIAL непрерывного излучения (CW) _{Система NO 2} на основе принципа Шаймпфлюга была разработана с использованием компактного мощного непрерывного многомодового лазерного диода с длиной волны 450 нм в качестве источника света. Лазерное излучение на онлайн- и офф-лайн длинах волн спектра поглощения NO ₂ реализуется путем настройки инжекционного тока лазерного диода. Сигналы лидара обнаруживаются с помощью ПЗС-датчика изображения с наклоном 45°, удовлетворяющего принципу Шаймпфлюга. с разрешением по дальности _{Концентрации NO 2} на почти горизонтальной трассе получены с помощью системы NO ₂ DIAL в диапазоне 0,3–3 км и демонстрируют хорошее согласие с уровнями, измеренными обычной станцией мониторинга загрязнения воздуха. Чувствительность обнаружения ± 0,9 частей на миллиард при уровне достоверности 95 % в диапазоне 0,3–1 км достигается за 15-минутное усреднение и разрешение по дальности 700 м в темное время суток, что позволяет точно измерять концентрацию окружающего NO ₂ . Недорогая и надежная система DIAL, продемонстрированная в этой работе, открывает множество возможностей для месторождения № _2. приложения дистанционного зондирования.

См. также

• Атмосферное звучание

Дальнейшее чтение

• Ковалев Владимир А.; Эйхингер, Уильям Э. (2004). Упругий лидар: Теория, практика и методы анализа . Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья. дои : 10.1002/0471643173 . ISBN  9780471643173 .
• Меры, Раймонд М. (1984). Лазерное дистанционное зондирование: основы и применение . Уайли.
• Вейткамп, Клаус (2005). Вейткамп, Клаус (ред.). Лидар: оптическое дистанционное зондирование атмосферы с дальним разрешением . Серия Спрингера по оптическим наукам. Том. 102. Спрингер. дои : 10.1007/b106786 . ISBN  978-0-387-40075-4 .