Методика лидарного зондирования с борта самолета (или из космоса) практически не отличается от стандартной. Особенности имеют место, когда в качестве зондирующего излучения используется Солнце. Рассмотрим распространение солнечного ультрафиолетового излучения вглубь атмосферы. Чем глубже проникает излучение к более плотным слоям воздуха, тем сильнее оно рассеивается, тем больший вклад в отраженное обратно в космос излучение должны давать более глубокие слои. Однако, чем глубже проникает излучение, тем сильнее оно ослабляется на своем пути за счет поглощения озоном и рассеяния. Комбинирование растущей с глубиной эффективности рассеяния и падающей интенсивности из-за поглощения озоном дает четко выраженный максимум на кривой распределения вкладов различных слоев воздуха в обратно рассеянную радиацию в зависимости от их высоты.
Если несколько изменить длину волны наблюдения, то коэффициент рассеяния почти не меняется, а коэффициент поглощения озона меняется сильно. Поэтому максимум смещается по вертикали.
Если меняется вертикальное распределение озона, и глубина проникновения излучения достаточна, чтобы почувствовать изменения в оптической толщине пути излучения в атмосфере до «отражающего слоя» и обратно, то яркость наблюдаемой области атмосферы может измениться весьма существенно. Аналогичные эффекты имеют место при изменении условий наблюдений (угла падения излучения и угла наблюдения отраженного излучения).
Таким образом, меняя условия наблюдения и длину волны излучения, на которую настроен регистрирующий прибор, можно получать сигналы, «отраженные» от слоев атмосферы, находящихся на различной высоте, а следовательно, получать информацию о вертикальном распределении озона. Именно таким образом работает большинство спутниковых систем мониторинга атмосферы: TOMS (total ozone mapping spectrometer), SBUV (solar backscattered ultraviolet), TOVS.
Для исследования распределения малых газовых составляющих атмосферы с помощью спутниковой аппаратуры используется также техника зондирования эмиссий лимба (limb emission technique). Аппаратура, использующая названную технику, извлекает информацию о содержании малых составляющих атмосферы (таких, как, например, озон) на основании измерений инфракрасного или микроволнового теплового излучения, испускаемого атмосферой вдоль линии наблюдения. Высота, до которой прибор может вести наблюдения, называется прицельным расстоянием. Теоретически прибор может все время «смотреть» на земную поверхность, однако ниже определенной высоты (около 10 км) сигналы искажаются влиянием облаков. Именно поэтому выбираются «скользящие трассы», которые пронизывают насквозь атмосферу на прицельных расстояниях, превышающих 10 км. Регистрируемые сигналы, очевидно, содержат суммарную информацию об испускаемом тепловом излучении вдоль всей трассы, то есть, от высоты прицельного расстояния до верхней границы атмосферы. Весьма сложной проблемой поэтому является дальнейшая математическая обработка результатов измерений с целью получения вертикального распределения концентрации исследуемого газа. Впрочем, такого рода обработка нетривиальна и во всех остальных методиках спутниковых измерений состава атмосферы.
Затменная методика (occultation technique) – еще один из возможных подходов к зондированию атмосферы с борта космического аппарата. Здесь приборы регистрируют солнечное, лунное или даже звездное излучение на восходе или заходе светила, по мере того как путь этого излучения от светила к космическому аппарату перемещается через различные слои атмосферы. Используя разные длины волн регистрации, затменная техника позволяет получить информацию о вертикальном распределении различных малых газовых составляющих атмосферы. Методика дает хорошее вертикальное разрешение (обычно 1-2 км). Недостатком является слабое пространственное покрытие: измерения могут проводиться только на восходе или на закате. Поэтому требуется много витков космического аппарата, чтобы получить данные глобального значения. Аппаратура SAGE – пример использования затменной методики.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.