Т. 325, № 2 : Математика, физика и механика

Лидарное зондирование малых газовых составляющих атмосферы методом дифференциального поглощения: результаты моделирования и экспериментов

Актуальность работы обусловлена необходимостью развития лазерных методов зондирования для решения проблемы контроля состояния окружающей среды. Цель работы: создание программно-алгоритмической системы для лазерного дистанционного зондирования малых газовых составляющих атмосферы методом дифференциального поглощения, поиск информативных длин волн, численное моделирование лидарного зондирования газовых примесей и экспериментальная проверка информативности выбранных длин волн для зондирования малых газовых составляющих атмосферы. Методы исследования: метод дифференциального поглощения, основанный на эффекте резонансного поглощения лазерного излучения в пределах селективной линии поглощения исследуемой газовой компоненты. Результаты: Разработанная программно-аналитическая система "LIDAS" позволяет определить информативные длины волн лазерного зондирования различных малых газовых составляющих атмосферы, с ее помощью можно проводить численное моделирование лидарного зондирования малых газовых составляющих атмосферы, оценивать систематические ошибки восстановления профилей атмосферных газов, вырабатывать требования к лидарам дифференциального поглощения, а также планировать и проводить эксперименты по лидарным измерениям профилей малых газовых составляющих атмосферы. Проведенное с помощью системы "LIDAS" численное моделирование показало, что при использовании лидара на основе обертонного СО-лазера в диапазоне высот 0-5 км при диаметре приемной оптики 0,3 м и пространственном разрешении 1 км уровень лидарных эхо-сигналов для всех исследуемых газов превышает уровень эквивалентной мощности шума фотоприемника NEP=10-9 Вт. Эксперименты по лазерной диагностике газового состава атмосферы обертонным СО-лазером подтвердили результат предварительной оценки эффективности применения метода дифференциального поглощения с учетом требований к спектрально-энергетическим параметрам зондирующего комплекса, рассчитанных разработанной программно-алгоритмической системой "LIDAS".

Ключевые слова:

электронный ресурс, лидары, газоанализ, атмосфера, дифференциальное поглощение,

Авторы:

Бочковский Дмитрий Андреевич

Романовский Олег Анатольевич

Харченко Ольга Викторовна

Яковлев Семен Владимирович

Скачать PDF