Для представителя урбанистической цивилизации картина смога и струй дыма в атмосфере является настолько привычной, что не вызывает вопросов о безопасности жизни и здоровья. При этом без постоянного мониторинга невозможно поддержание благополучного состояния не только человека, но и всех живых существ.
Существует множество различных методов и средств мониторинга окружающей среды. Для более детального понимания сущности каждого из них необходима классификация. По методам ведения различают дистанционный, автоматический, химический, биологический и геофизический мониторинг. Существуют и более детальные классификации, а также разделения по другим признакам. В данной работе главным образом рассмотрим один из наиболее технологичных методов, относящихся к дистанционным.
Лидарное зондирование атмосферы - это измерение вертикального или горизонтального распределения физических параметров атмосферы (в т.ч. концентрации вредных примесей) при помощи лазерного луча. При реализации данного метода используется свойство рассеяния и преломления лазерного луча атмосферным воздухом, содержащим примеси. Преимущество данного способа зондирования заключается в очень малом времени отклика: даже при большом пути, проходимом лучом, данный временной промежуток составляет несколько микросекунд. Также необходимо отметить многофункциональность лидара: с помощью этого прибора есть возможность формировать двухмерную, а также трёхмерную модель окружающего пространства, изучать свойства рассеивания и поглощения воздушной среды, направление и скорость перемещения воздушных масс в атмосфере, кроме того, лидар использовался для измерения расстояния от Земли до Луны. Вместе с тем, данный метод позволяет получить наглядную форму получаемого сигнала, достаточно удобную для анализа свойств атмосферного воздуха. Наконец, одним из главных достоинств данной системы является возможность определения пространственного распределения газовых компонентов атмосферы.
В качестве одного из недостатков этого метода можно выделить сложность, как в обработке экспериментальных данных, так и в интерпретации полученного сигнала. Трактовка приобретённых в ходе измерений графических сведений зависит от степени замутнённости атмосферы.
При этом можно утверждать, что метод лидарного зондирования атмосферы является одним из самых технологичных и перспективных методов изучения физических свойств атмосферы. Он обладает высокой точностью, но при этом чувствителен к величине фоновой засветки, что будет показано позднее.
Исследования атмосферы с помощью лидарного зондирования - один из самых технологичных и точных способов получения информации о многих физических и метеорологических параметрах атмосферы. В рассматриваемой работе таким параметром является коэффициент ослабления и, как следствие, концентрация загрязняющих аэрозолей. Именно эти аэрозоли оказывают огромное влияние на климатические процессы, которые на данный момент особо важны, такие, как глобальное потепление. Вследствие способности поглощать и переизлучать солнечный свет, аэрозоли оказывают на климат Земли даже большее влияние, нежели парниковые газы. Именно ролью аэрозольных частиц в таких глобальных процессах и обуславливается актуальность этой работы. Также, следует отметить, что, вследствие технологичности лидарных приборов, стоит ожидать технического улучшения и увеличения возможностей такого типа приборов и, соответственно, актуализации данной тематики в целом.
Цель работы заключается в исследовании влияния фоновой засветки на результаты лидарных измерений на примере обработки полученных экспериментальных данных.
Задача заключается в получении результатов вычисления коэффициента ослабления с учётом солнечного излучения, а также оценка и анализ погрешности полученных результатов.
При проведении исследования были обработаны сигналы при различном значении угла испускания лазерного излучения. При этом расчёты показали, что, несмотря на сильные осцилляции величины коэффициента ослабления, точность предложенного метода достаточно высока, погрешность составляет ~ 0,1о (1*10-5).
В ходе исследования удалось заметить, что фоновая засветка оказывает существенное влияние на значение коэффициента ослабления о. Разница величин среднего коэффициента ослабления с учётом P* и без учёта этой характеристики составляет 0,00008. Это влияние наиболее велико при больших расстояниях, начиная от приблизительно 4600 м. Также, можно заметить, что собственно значение эхо-сигнала становится пренебрежимо малым по сравнению с величиной засветки, вследствие чего задача становится некорректной.
