Сравнение двух сценариев определения микроструктуры рассеивающего объекта лидарными системами дистанционного зондирования

Значительный интерес в задачах мониторинга атмосферы представляет объединение информации, полученной по данным спутниковых наблюдений с результатами лидарного зондирования. Данные, полученные на спутниках, позволяют наблюдать крупномасштабные поверхностные распределения рассеянного аэрозолем излучения. Лидарные системы, в принципе, могут дать информацию о базовых характеристиках аэрозоля, к которым мы относим размеры и концентрацию частиц. Однако, определение указанных характеристик лидарами неразрывно связано с решением некорректной обратной задачи. В этом сценарии, который в настоящее время является основным, обычно используются лидарные сигналы на нескольких длинах волн и априорная информация о зондируемом объекте, которая часто неизвестна. Алгоритм решения обратной задачи характеризуется значительным объемом настроечных параметров и предположений, при детализации которых трудно избежать внесения субъективного фактора. Появляются проблемы в обосновании достоверности полученного решения. В результате до сих пор лидарные системы практически не используются для определения и сравнения микрофизических параметров рассеивающих объектов. Такая ситуация сохраняется в течение 50 лет со времени создания первых лидаров, как и необходимость разработки новых инструментальных методов для определения микроструктуры аэрозоля в атмосфере. Дальнейшее развитие основного сценария направлено на оптимизацию количества зондируемых длин волн, сигналы от которых позволят получить максимально возможный объем информации о зондируемом объекте. Однако рассеивающие частицы, как правило, имеют сложное распределение по размерам, их состав и оптические свойства неизвестны, частицы могут быть несферическими и т. д. В качестве альтернативного подхода предлагается сценарий, в котором фигурирует индикатор размера частиц. Указанный индикатор так же как эффективный радиус частиц определяется посредством моментов для функции распределения частиц по размерам, однако, в отличие от эффективного размера частиц является измеряемой величиной. Индикатором размера частиц может выступать ореол рассеяния вперед вокруг пучка. Чем больше угловой размер ореола, тем меньше размер частиц. По угловому размеру этого ореола, исследуемому объекту сопоставляется некоторый эквивалентный объект, состоящий из монодисперсных частиц. Этот объект имеет такое же лидарное отношение как реальный объект. По концентрации монодисперсных частиц для эквивалентного объекта возможно сравнение микроструктуры рассеивающих слоев в атмосфере. Для этого достаточно измерить пропускание атмосферы на трассе между спутником и некоторой точкой на поверхности Земли. Затем связать параметр концентрации частиц с излучением, рассеянным частицами аэрозоля. Предложенный сценарий применим для несферических частиц.