Том 24, номер 04, статья № 7

Аннотация:

Разработана методика восстановления высотных профилей оптических и микрофизических параметров (МФП) поствулканического стратосферного аэрозоля (СА) из результатов зондирования атмосферы на длинах волн 355, 532 и 1064 нм. Методика использует установленные на основе статистической оптико-микрофизической модели СА устойчивые множественные регрессии между оптическими характеристиками СА для восстановления профилей коэффициента аэрозольного обратного рассеяния (КАОР) на указанных длинах волн. Обратная задача решается с использованием полиномиальных множественных регрессий между интегральными МФП аэрозоля и спектральными значениями КАОР. Достоверность полученных регрессий подтверждена их соответствием независимым экспериментальным данным. Приведены результаты численных экспериментов по восстановлению профилей КАОР и МФП аэрозоля, соответствующих различным состояниям поствулканической стратосферы.

Ключевые слова:

стратосферный аэрозоль, оптические и микрофизические характеристики, лидарное зондирование, множественные регрессии

Список литературы:

1. McCormick M.P., Thomason L.W., Trepte C.R. Atmospheric effects of the Mount Pinatubo eruption // Nature (Gr. Brit.). 1995. V. 373, N 6513. Р. 399-404.
2. Russell P.B., Livingston J.M., Pueschel R.F., Bauman J.J., Pollack J.B., Brooks S.L., Hamill P., Thomason L.W., Stowe L.L., Deshler T., Dutton E.G., Bergstrom R.W. Global to Microscale Evolution of the Pinatubo Volcanic Aerosol, Derived from Diverse Measurements and Analyses // J. Geophys. Res. D. 1996. V. 101, N 13. P. 18745-18763.
3. Креков Г.М., Звенигородский С.Г. Оптическая модель средней атмосферы. Новосибирск: Наука, 1990. 278 с.
4. Balis D.S., Amiridis V., Zerefos C., Kazantzidis A., Kazadzis S., Bais A.F., Meleti C., Gerasopoulos E., Papayannis A., Matthias V., Dier H., Andreae M.O. Study of the effect of different type of aerosols on UV-B radiation from measurements during EARLINET // Atmos. Chem. Phys. 2004. V. 4, N 2. P. 307-321.
5. Murayama T., Sugimoto N., Uno I., Kinoshita K., Kazuma A., Hagiwara N., Liu Z., Matsui I., Sakai T., Shibata T., Arao K., Sohn B.J., Won J.G., Yoon S.C., Li T., Zhou J., Hu H., Abo M., Iokibe K., Koga R., Iwasaka Y. Ground-based network observation of Asian dust events of April 1998 in East Asia // J. Geophys. Res. D. 2001. V. 106, N 16. P. 18,346-18,359.
6. Чайковский А.П., Иванов А.П., Балин Ю.С., Ельников А.В., Тулинов Г.Ф., Плюснин И.И., Букин О.А., Чен Б.Б. Лидарная сеть CIS-LiNet для мониторинга аэрозоля и озона: методология и аппаратура // Оптика атмосф. и океана. 2005. Т. 18, № 12. С. 1066-1072.
7. Muller G., Artz R., Baltensperger U., Carmichael G., Dlugokencky E., Penkett S., Stahelin J., Webb A., Hon O., Klausen J., Sturgers B., Barrie L., Braathen G., Jalkanen L., Nickovic S. WMO Global Atmosphere Watch (GAW) Strategic Plan: 2008 - 2015. GAW Report 172. WMO TD N. 1384. Geneva, Switzerland.
8. Assessment of Stratospheric Aerosol Properties (ASAP), WCRP-124, WMO/TD-N. 1295, SPARC Report No. 4, 2006.
9. Thomason L.W., Pitts M.C., Winker D.M. CALIPSO observations of stratospheric aerosols: A preliminary assessment // Atmos. Chem. Phys. 2007. V. 7, N 20. P. 5283-5290.
10. Межерис Р. Лазерное дистанционное зондирование. М.: Мир, 1987. 550 с.
11. Креков Г.М., Кавкянов С.И., Крекова М.М. Интерпретация сигналов оптического зондирования атмосферы. Новосибирск: Наука, 1987. 184 с.
12. Fernald F.G. Analysis of atmospheric lidar observation: some comments // Appl. Opt. 1984. V. 23, N 5. P. 652-653.
13. Klett J.D. Stable analytic inversion solution for processing lidar returns // Appl. Opt. 1981. V. 20, N 2. P. 211-220.
14. Самойлова С.В., Балин Ю.С., Коханенко Г.П., Пеннер И.Э. Исследование вертикального распределения тропосферных аэрозольных слоев по данным многочастотного лидарного зондирования. Часть 1. Методы восстановления оптических параметров // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, № 4. С. 344-357.
15. Лысенко С.А., Кугейко М.М. Методика определения концентрации респирабельной фракции атмосферного аэрозоля по данным трехчастотного лидарного зондирования // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 2. С. 149-155.
16. Зуев В.Е., Наац И.Э. Обратные задачи оптики атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 286 c.
17. Wang P.-H., McCormick M.P., Swissler T.J., Osborn M.T., Fuller W.Y., Yue G.K. Inference of stratospheric aerosol composition and size distribution from SAGE II satellite measurements // J. Geophys. Res. D. 1989. V. 94, N 6. P. 8435-8446.
18. Jumelet J., Bekki S., David C., Keckhut P. Statistical estimation of stratospheric particle size distribution by combining optical modeling and lidar scattering measurements // Atmos. Chem. Phys. 2008. N 8, N 17. P. 5435-5448.
19. Белан Б.Д., Ельников В.В., Зуев В.В., Мари-чев В.Н., Правдин В.Л. Результаты исследования оптических и микроструктурных характеристик стратосферного аэрозоля методом обращения лидарных измерений в г. Томске летом 1991 года // Оптика атмосф. и океана. 1992. Т. 5, № 6. С. 593-601.
20. Bockmann C., Mironova I., Muller D. Microphysical aerosol parameters from multiwavelength lidar // J. Opt. Soc. Amer. 2005. V. 22, N 3. P. 518-528.
21. Brock C.A., Jonsson H.H., Wilson J.C., Dye J.E., Baumgardner D., Pitts M.C., Osborn M.N., DeCoursey R.J., Woods D.C. Relationships between optical extinction, backscatter and aerosol surface and volume in the stratosphere following the eruption of Mt. Pinatubo // Geophys. Res. Lett. 1993. V. 20, N 22. P. 2555-2558.
22. Jager H., Deshler T. Lidar backscatter to extinction, mass and area conversions for stratospheric aerosols based on midlatitude balloonborne size distribution measurements // Geophys. Res. Lett. 2002. V. 29, N 19, 1929, doi:10.1029/2002GL015609.
23. Gobbi G.P. Parametrization of stratospheric aerosol physical properties on the basis of Nd:YAG lidar observations // Appl. Opt. 1998. V. 37, N 21. P. 4712-4720.
24. Wandinger U., Ansmann A., Reichardt J., Deshler T. Determination of stratospheric aerosol microphysical properties from independent extinction and backscattering measurements with a Raman lidar // Appl. Opt. 1995. V. 34, N 36. P. 8315-8329.
25. Лысенко С.А., Кугейко М.М. Регрессионный подход к анализу информативности и интерпретации данных аэрозольных оптических измерений // Ж. прикл. спектроскопии. 2009. Т. 76, № 6. С. 876-883.
26. Thomason L.W., Poole L.R., Deshler T.R. A global climatology of stratospheric aerosol surface area density as deduced from SAGE II: 1984-1994 // J. Geophys. Res. D. 1997. V. 102, N 7. P. 8967-8976.
27. Thomason L.W., Peter T. Assessment of Stratospheric Aerosol Properties (ASAP), SPARC Report N 4, WCRP-124, WMO/TD-N. 1295, URL: http://www.atmosp.physics. utoronto.ca/SPARC/index.html, February, 2006.
28. Palmer K.F., Williams D. Optical constants of sulfuric acid: Application to the clouds of Venus // Appl. Opt. 1975. V. 14, N 1. P. 208-219.
29. Зуев В.Е., Креков Г.М. Оптические модели атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 256 с.
30. d'Almeida G.A., Koepke P., Shettle E. Atmospheric aerosols: global climatology and radiative characteristics / Ed. A. Deepak Publication, Hampton, USA. 1991. 549 p.
31. Rothman L.S., Rinsland C.P., Goldman A., Massie S.T., Edwards D.P., Flaud J.-M., Perrin A., Camy-Peyret C., Dana V., Mandin J.-Y., Schroeder J., Mccann A., Gamache R.R., Watson R.B., Yoshino K., Chance K.V., Jucks K.W., Brown L.R., Nemtchinov V., Varanasi P. The HITRAN molecular spectroscopic database and hawks (Hitran Atmospheric Workstation): 1996 EDITION // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. 1998. V. 60, N 5. P. 665-710.
32. Борен К., Хаффман Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами / Пер. с англ. М.: Мир, 1986. 660 с.
33. Mishcenko M.I., Travis L.D., Lacis A.A. Scattering, absorbtion, and emission of ligtht by small particles. New York: NASA Goddard Institute for space studies, 2004. 445 p.
34. Коршунов В.А. О восстановлении интегральных параметров тропосферного аэрозоля по данным двухволнового лидарного зондирования // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2007. Т. 43, № 5. С. 671-687.
35. Philip E.G., Walter M. Algorithms for the solution of the nonlinear least-squares problem // SIAM J. Numer. Anal. 1978. V. 15, N 5. P. 977-992.