Введение
ГЛАВА 1 Лидарные спектроскопические методы зондирования атмосферы 22
1.1. Основные спектроскопические эффекты взаимодействия оптического излучения, применяемые в лидарном зондировании 22
1.2. Лидарный метод дифференциального поглощения
1.2.1. Физические основы и математический формализм лидарного метода дифференциального поглощения 29
1.2.2. Анализ применения источников лазерного излучения для газоанализа атмосферы по методу дифференциального поглощения 32
1.2.3. Критерии потенциальных возможностей лидарного зондирования
малых газовых составляющих атмосферы по МДП и характеристики
условий численного моделирования 40
1.3. Физические основы лидарного зондирования метеорологических параметров атмосферы методом дифференциального поглощения 44
1.4. Лидарное зондирования газового состава атмосферы
с помощью DIAL и DOAS 46
1.5 Краткие выводы по 1 главе 50
ГЛАВА 2 Основные требования к характеристикам лидаров дифференциального поглощения 51
2.1. Анализ систематических ошибок лидарного метода дифференциального поглощения 51
2.1.1. Влияние вариаций метеопараметров атмосферы на точность априорного расчета коэффициента поглощения 54
2.1.2. Учет сдвига центров линий поглощения атмосферных газов давлением воздуха 58
2.1.3. Другие источники ошибок априорного расчета эффективного коэффициента поглощения 61
2.2. Методика поиска информативных длин волн для зондирования газовых составляющих атмосферы 62
2.2.1. Критерии отбора линий поглощения 62
2.2.2. Алгоритм расчета пропускания атмосферы 67
2.2.3. Общая схема работы автоматизированной системы поиска 69
2.2.4. Пример работы системы поиска информативных длин волн 72
2.3. Результаты поиска информативных длин волн для зондирования газовых составляющих атмосферы 74
2.3.1. Информативные микроокна прозрачности для зондирования газовых компонент в диапазоне спектра 4.5 - 5.5 мкм 74
2.3.2. Результаты поиска в области нетрадиционных полос излучения С02 лазера 77
2.3.3. Результаты поиска в области суммарных и разностных частот Излучения СО и С02 лазеров 80
2.4. Экспериментальная проверка результативности работы методики поиска 85
2.4.1. Трассовый газоанализатор на основе СО и С02 лазеров с преобразователями частоты излучения 85
2.4.2. Результаты измерений фоновых концентраций малых газовых компонент в горной местности 88
2.4.3. Измерения газового состава атмосферы на преобразованных чстотах излучения в пригородной и загрязненной зонах промышленного центра 90
2.5 Краткие выводы но 2 главе 97
ГЛАВА 3 Численное моделирование лидарного зондирования газовых составляющих и метеопараметров атмосферы методом дифференциального поглощения 99
3.1. Возможности лидарного зондирования водяного пара и угарного газа в средней ИК области спектра 99
3.2. Численное моделирование зондирования стратосферных и тропосферных профилей влажности в области спектра 3 мкм 103
3.3. Возможности определения выбросов окислов азота при бортовом базировании лидара 109
3.4. Применение вертолетного лидара на основе TEA СО2 лазера для обнаружения утечек метана и аммиака 111
3.5. Использование DF лазера в лидаре бортового базирования для Обнаружения аэрозольных и газовых выбросов 128
3.6. Результаты численного моделирования возможности обнаружения аномальных концентраций СН4 и С -ів в приземном слое атмосферы спутниковым лидаром 138
3.7 Краткие выводы по 3 главе 145
ГЛАВА 4 Лидарные методы зондирования метеопараметров атмосферы и их аппаратурная реализация 147
4.1. Метеорологический лидар МЕЛ - 01 148
4.2. Численное моделирование лидарного зондирования метеопараметров атмосферы в области спектра 2 мкм 158
4.3. Применение лазера на парах стронция для решения задач лидарного зондирования газового состава и метеопараметров атмосферы 163
4.3.1. Исследование режимов работы Sr лазера в полосах излучения в области спектра 1 и 3 мкм 163
4.3.2. Отпаянный лазер на парах стронция 169
4.3.3. Выбор длин волн зондирования газовых компонент атмосферы 171
4.3.4. Исследование поглощения парами воды излучения лазера на парах стронция 174
4.4. Краткие выводы по 4 главе 177
ГЛАВА 5. Лазерное зондирование атмосферных газов с помощью широко диапазонных источников лазерного излучения 179
5.1. Возможности преобразования частоты излучения фемтосекундных лазеров 180
5.2. Возможности применения преобразователей частоты излучения фемтосекундных лазерных импульсов в широкополосном лидарном зондировании атмосферы 183
5.3. Газоанализ атмосферы с помощью СО2 лазеров с различной шириной линии лазерного излучения 187
5.4. Широкодиапазонный СО - лазер в задачах лазерного зондирования малых газовых составляющих атмосферы 191
5.4.1. Компактный щелевой СО - лазер 191
5.4.2. Результаты поиска информативных длин волн зондирования 195
5.4.3. Численное моделирование лидарного зондирования МГС атмосферы 204
5.4.4. Измерения сечений поглощения метана обертонным СО лазером на выбранных линиях поглощения 209
5.5. Краткие выводы по 5 главе 214
Заключение 216
Литература
