Научные статьи \ Математика. Естественные науки \ Науки о земле. Геологические науки \ Общая геология. Метеорология. Климатология. Историческая геология. Стратиграфия. Палеогеография \ Метеорология. Климатология

Мезостратосферный лидар для гелиогеофизического комплекса

Мезостратосферный лидар для гелиогеофизического комплекса

Автор: Матвиенко Г.Г., Маричев В.Н., Бобровников С.М., Яковлев С.В., Чистилин А.Ю., Сауткин В.А.

Журнал: Солнечно-земная физика @solnechno-zemnaya-fizika

Статья в выпуске: 2 т.6, 2020 года.

Бесплатный доступ

В состав Гелиогеофизического комплекса РАН, создаваемого на базе Института солнечно-земной физики СО РАН в районе Иркутска, входят инструменты для изучения Солнца, верхней атмосферы и мезостратосферный лидарный комплекс (МС-лидар) для анализа нейтрального компонента атмосферы от поверхности Земли до термосферы (высота 100-110 км). Задачами МС-лидара являются круглосуточное измерение профилей термодинамических параметров атмосферы и получение высотного распределения аэрозольно-газового состава. Для решения данных задач в МС-лидаре предусмотрено применение нескольких методик лазерного зондирования на особым образом выбранных лазерных длинах волн в суммарном диапазоне 0.35-1.1 мкм. При этом используются молекулярное, аэрозольное, комбинационное (рамановское) и резонансное рассеяние, а также дифференциальное поглощение, доплеровское уширение и смещение спектра рассеянного излучения. В статье представлено описание используемых методов зондирования и измеряемых МС-лидаром характеристик атмосферы.

Еще

Лазерное зондирование, стратосфера, мезосфера, лидар, термодинамика атмосферы

Короткий адрес: https://sciup.org/142224301

IDR: 142224301   |   УДК: 551.508   |   DOI: 10.12737/szf-62202007

Mesostratospheric lidar for the heliogeophysical complex

The Heliogeophysical Complex of RAS, which is developing at the Institute of Solar-Terrestrial Physics SB RAS in the Irkutsk region, includes instruments for studying the Sun, the upper atmosphere and the mesostratospheric lidar system (MS lidar) for analyzing the neutral part of the atmosphere from Earth’s surface to the thermosphere (100-110 km altitude). More specifically, the objective of the MS lidar is to measure profiles of thermodynamic parameters of the atmosphere and the altitude distribution of the aerosol-gas composition. To solve these problems, the MS lidar ensures the use of several laser sensing methods at a number of specially selected laser wavelengths in the total range 0.35-1.1 μm. In this case, the following types of scattering are used: molecular, aerosol, Raman, resonance, as well as differential absorption, Doppler broadening and shift of the spectrum of scattered radiation. The article describes the methods used in the MS lidar and the measured atmospheric characteristics.

Еще

Список литературы Мезостратосферный лидар для гелиогеофизического комплекса

  • Бондаренко С.Л., Бурлаков В.Д., Гришаев М.В. и др. Лазерное зондирование мезосферы на Сибирской лидарной станции // Оптика атмосферы и океана. 1994. Т. 7, № 11-12. С. 1652-1655.
  • Бурлаков В.Д., Ельников А.В., Зуев В.В. и др. Результаты лидарных наблюдений аэрозоля и озона стратосферы после извержения вулкана Пинатубо (Томск, 56° с.ш., 85° в.д.) // Оптика атмосферы и океана. 1993. Т. 6, № 10. С. 1224-1233.
  • Ельников А.В., Зуев В.В., Маричев В.Н., Царегородцев С.И. Первые результаты лидарных наблюдений стратосферного озона над Западной Сибирью // Оптика атмосферы и океана. 1989. Т. 2, № 9. С. 995-996.
  • Ельников А.В., Зуев В.В., Катаев М.Ю., и др. Зондирование стратосферного озона двухволновым УФ-ДП-лидаром: методы решения обратной задачи и результаты натурного эксперимента // Оптика атмосферы и океана. 1992. Т. 5, № 6. С. 576-587.
  • Зуев В.В., Зуев В.Е. Дистанционное оптическое зондирование атмосферы. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 232 с.
  • Зуев В.Е., Макушкин Ю.С., Маричев В.Н. и др. Лазерное зондирование профиля влажности атмосферы // Доклады Академии наук. 1981. Т. 251, № 6. С. 1338-1342.
  • Зуев В.В., Маричев В.Н., Бондаренко С.Л. и др. Предварительные результаты зондирования температуры в тропосфере СКР-лидаром на первом колебательно-вращательном переходе молекул азота // Оптика атмосферы и океана. 1996а. Т. 9, № 12. С. 1609-1611.
  • Зуев В.В., Маричев В.Н., Долгий С.И., Шарабарин Е.В. Результаты эксперимента по лидарному зондированию озона и температуры в тропосфере и стратосфере // Оптика атмосферы и океана. 1996б. Т. 9, № 8. С. 1123-1125.
  • Зуев В.В., Катаев М.Ю., Маричев В.Н. Методика восстановления профилей озона из данных УФ-лидара: коррекция на аэрозольную и температурную стратификацию // Оптика атмосферы и океана. 1997. Т. 10, № 9. С. 1103-1111.
  • Кауль Б.В. Многоволновой лидар для зондирования атмосферы. Авт. свид. № 1345861. 1987 г.
  • Маричев В.Н. Лидарные исследования проявления стратосферных потеплений над Томском в 2008-2010 гг. // Оптика атмосферы и океана. 2011а. Т. 24, № 5. С. 386-391.
  • Маричев В.Н. Исследование особенностей проявления зимних стратосферных потеплений над Томском по данным лидарных измерений температуры в 2010-2011 гг. // Оптика атмосферы и океана. 2011б. Т. 24, № 12. С. 1041-1046.
  • Маричев В.Н. Исследование изменчивости вертикальной структуры фонового аэрозоля в стратосфере над Томском на основе лидарных наблюдений в 2010-2011 гг. // Оптика атмосферы и океана. 2012. Т. 25, № 11. С. 976-984.
  • Маричев В.Н. Анализ поведения плотности воздуха и температуры в стратосфере над Томском в периоды ее возмущенного и спокойного состояний, выполненный по результатам лидарных измерений // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т. 26, № 9. С. 783-792.
  • Маричев В.Н., Самохвалов И.В. Лидарные наблюдения аэрозольных вулканических слоев в стратосфере Западной Сибири в 2008-2010 гг. // Оптика атмосферы и океана. 2011. Т. 24, № 3. С. 224-231.
  • Маричев В.Н., Зуев В.В., Гришаев М.В., Смирнов С.В. Лидарные и спектрофотометрические измерения вертикального распределения озона, диоксида азота и температуры в стратосфере над Томском (Западная Сибирь) // Оптика атмосферы и океана. 1996. Т. 9, № 12. С. 1604-1608.
  • Матвиенко Г.Г., Бобровников С.М., Кауль Б.В. Перспективы применения лидаров для исследования средней и верхней атмосферы // Солнечно-земная физика. 2010. Вып. 16. С. 76-81.
  • Матвиенко Г.Г., Кауль Б.В., Маричев В.Н. и др. Лидар для гелиогеофизического комплекса РАН. Технический облик // XXIV Всероссийская конференция "Распространение радиоволн (РРВ-24)": Труды. 2014. С. 13-18.
  • Матвиенко Г.Г., Балин Ю.С., Бобровников С.М. и др. Сибирская лидарная станция: аппаратура и результаты / под ред. Матвиенко Г.Г. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2016. 440 с.
  • Полех Н.М., Черниговская М.А., Яковлева О.Е. К вопросу о формировании слоя F1 во время внезапных стратосферных потеплений // Солнечно-земная физика. 2019. Т. 5, № 3. С. 140-152.
  • DOI: 10.12737/szf-53201914
  • Полякова А.С., Черниговская М.А., Перевалова Н.П. Исследование отклика ионосферы на внезапные стратосферные потепления в Азиатском регионе России // Солнечно-земная физика. 2015. Т. 1, № 4. С. 47-57.
  • DOI: 10.12737/13527
  • Черемисин А.А., Маричев В.Н., Новиков П.В. Перенос полярных стратосферных облаков из Арктики к Томску в январе 2010 г. // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т. 26, № 2. С. 93-99.
  • Ясюкевич А.С., Клименко М.В., Куликов Ю.Ю. и др. Изменения параметров средней и верхней атмосферы во время внезапного стратосферного потепления в январе 2013 г. // Солнечно-земная физика. 2018. Т. 4, № 4. С. 62-75.
  • DOI: 10.12737/szf-44201807
  • Browell E.V., Wilkerson T.D., Mcilrath T.J. Water vapor differential absorption lidar development and evolution // Applied Optics. 1979. V. 18, N 20. P. 3474-3483. 10.1364/ AO.18.003474.
  • DOI: 10.1364/AO.18.003474
  • Czin Czyao, Gotao Yan, Czihun Van, Syueu Chen, Facyun Li. Sporadic potassium layers and their relationship with sporadic E-layers in the mesopause region above Beijing (China) // Солнечно-земная физика. 2017. Т. 3, № 2. С. 64-69.
  • DOI: 10.12737/22597
  • Kawahara T.D., Kitahara T., Kobayashi F., et al. Sodium temperature lidar based on injection seeded Nd:YAG pulse lasers using a sum-frequency generation technique// Opt. Express. 2011. V. 19. P. 3553-3561.
  • Rees D., Barnett J.J., Labitzke K. COSPAR International Reference Atmosphere, 1986: Part 2: Middle Atmosphere Models // Adv. Space Res. 1990. V. 10, N 12. P. 525.
  • Schoch A., Baumgarten G., Fiedler J. Polar middle atmosphere temperature climatology from Rayleigh lidar measurements at ALOMAR (69° N) // Ann. Geophys. 2008. V. 26, N 7. P. 1681-1698.
  • DOI: 10.5194/angeo-26-1681-2008
  • Spelsberg D., Meyer W. Dynamic multipole polarizabilities, reduced spectra, and interaction coefficients for N2 and CO // J. Chem. Phys. 1999. V. 111, N 21. P. 9618-9624.
  • DOI: 10.1063/1.480336
  • Unchino O., Maeda M., Hirono M. Applications of excimer lasers to laser-radar observations of the upper atmosphere // JEEE J. Quant. Electronics. 1979. V. QE-15, N 10. P. 1094-1107.
  • DOI: 10.1109/JQE.1979.1069905
  • von Zahn U., von Cossart G., Fiedler J., et al. The ALOMAR Rayleigh/Mie/Raman lidar: objectives, configuration, and performance // Ann. Geophys. 2000. V. 18. P. 815-833.
  • DOI: 10.1007/s00585-000-0815-2
  • Zuev V.V., Zuev V.E., Makushkin Yu.S., et al. Laser sensing of atmospheric humidity: experiment // Applied Optics. 1983. V. 22, N 23. P. 3742-3746.
  • DOI: 10.1364/AO.22.003742
Еще
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp