ВВЕДЕНИЕ 4
1 ОСНОВЫ ЛАЗЕРНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ 5
1.1 Лидар, как прибор
1.2 Аэрозольное ослабление и рассеяние оптического излучения 8
2 ОПИСАНИЕ ЛИДАРНОГО СИГНАЛА 11
2.1 Уравнение лазерного зондирования
2.2 Свойства рассеивающей среды
2.3 УЛЗ в приближении двукратного рассеяния 15
3 АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1 Методы численного интегрирования 19
3.2 Программа расчета лидарного сигнала 20
3.3 Исследование структуры лидарного сигнала 21
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 25
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 26
Атмосфера оказывает существенное влияние как на человека в целом, так и на все, что его окружает. Особенностью атмосферы является многокомпонентность, многомасштабность, а также изменчивость и неоднородность в пространстве и во времени.
Одной из важных составляющих атмосферы являются облака. Облака оказывают существенное влияние на радиационный баланс Земли. Одним из методов исследования облаков является метод дистанционного лазерного зондирования, реализуемый лидарами (от англ. Light Identification Detector And Ranging). Несомненным преимуществом лазерных методов исследования атмосферы является их информативность, поскольку длина волны зондирующего излучения соразмерна с размерами неоднородностей. Это приводит к тому, распространение лазерного излучения в атмосфере сопровождается большим количеством явлений, среди которых наибольшей энергетической выраженностью обладает упругое аэрозольное рассеяние. Преимуществом метода является его неконтактность, а, значит, он не оказывает влияние на исследуемый объект.
Обработка данных лидарного эксперимента осуществляется на основе уравнения лазерного зондирования (УЛЗ), которое учитывает только однократное рассеяние и справедливо при зондировании образование малой оптической плотности. Если же среда оптически более плотная, необходимо учитывать вклад многократного рассеяния в лидарный сигнал. Большое влияние на мощность такого лидарного сигнала оказывает индикатриса рассеяния, которая представляет собой зависимость интенсивности рассеянного излучения от угла рассеяния.
Целью данной работы является верификация выражения для мощности лидарного сигнала от удаленного облака в приближении двукратного рассеяния, а так же получение зависимостей сигнала двукратного рассеяния при различных условиях.
В ходе бакалаврской работы были рассмотрены оптические (индикатриса и коэффициент рассеяния) и микрофизические (модальный радиус частиц и полуширину распределения частиц) параметры облаков, основы лазерного зондирования и аэрозольного рассеяния.
Был проведен анализ структуры лидарного сигнала двукратного рассеяния на примере облака C1 и дымки H. Дан краткий обзор теории двукратного рассеяния света, на ее основе оценен вклад двукратного рассеяния в формирование абсолютного сигнала рассеяния.
При исследовании структуры лидарного сигнала от удаленного облака было выявлено, что влад от сигнала двукратного рассеяния в суммарный сигнал растет с увеличением угла поля зрения приемной аппаратуры лидара, вклад сигнала двукратного рассеяния так же увеличивается при отдалении облачного слоя.
