Томск, Россия
Томск, Томская область, Россия
Томск, Россия
Томск, Россия
Красногорск, Россия
Красногорск, Россия
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.
лазерное зондирование, стратосфера, мезосфера, лидар, термодинамика атмосферы
1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. Зуев В.В., Зуев В.Е. Дистанционное оптическое зондирование атмосферы. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 232 с.
6. 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.
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. Кауль Б.В. Многоволновой лидар для зондирования атмосферы. Авт. свид. № 1345861. 1987 г.
11. 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.
12. 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.
13. 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.
14. 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.
15. 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.
16. 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.
17. 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.
18. 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.
19. 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.
20. 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:https://doi.org/10.12737/szf-53201914.
21. 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:https://doi.org/10.12737/13527.
22. 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.
23. 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:https://doi.org/10.12737/szf-44201807.
24. 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. DOI: 10.1364/ AO.18.003474.
25. 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:https://doi.org/10.12737/22597.
26. 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.
27. 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.
28. 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:https://doi.org/10.5194/angeo-26-1681-2008.
29. 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:https://doi.org/10.1063/1.480336.
30. 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:https://doi.org/10.1109/JQE.1979.1069905.
31. 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:https://doi.org/10.1007/s00585-000-0815-2.
32. 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:https://doi.org/10.1364/AO.22.003742.
