Предложен метод определения параметров ветровой турбулентности из данных, измеряемых импульсным когерентным доплеровским лидаром при коническом сканировании зондирующим пучком в условиях слабого эхосигнала. Представлены результаты пространственно-временной визуализации кинетической энергии турбулентности, ее скорости диссипации и интегрального масштаба турбулентности из измерений лидаром Windcube 200s в пограничном слое атмосферы. Показано, что применяемая процедура фильтрации лидарных данных позволяет получать приемлемые результаты при ненулевой вероятности плохой оценки радиальной скорости.
когерентный доплеровский лидар, ветровая турбулентность
1. Smalikho I.N., Banakh V.A. Measurements of wind turbulence parameters by a conically scanning coherent Doppler lidar in the atmospheric boundary layer // Atmos. Meas. Tech. 2017. V. 10. P. 4191–4208.
2. Pierson G., Davies F., Collier C. An analysis of performance of the UFAM Pulsed Doppler lidar for the observing the boundary layer // J. Atmos. Ocean Technol. 2009. V. 26, N 2. P. 240–250.
3. Frehlich R.G., Yadlowsky M.J. Performance of mean-frequency estimators for Doppler radar and lidar // J. Atmos. Ocean Technol. 1994. V. 11, N 5. P. 1217–1230.
4. Frehlich R.G. Simulation of coherent Doppler lidar performance in the weak-signal regime // J. Atmos. Ocean Technol. 1996. V. 13, N 6. P. 646–658.
5. Frehlich R.G., Hannon S.M., Henderson S.W. Coherent Doppler lidar measurements of winds in the weak signal regime // Appl. Opt. 1997. V. 36, N 15. P. 3491–3499.
6. Frehlich R.G. Velocity error for coherent Doppler lidar with pulse accumulation // J. Atmos. Ocean Technol. 2004. V. 21, N 6. P. 905–920.
7. Smalikho I.N. Techniques of wind vector estimation from data measured with a scanning coherent Doppler lidar // J. Atmos. Ocean Technol. 2003. V. 20, N 2. P. 276–291.
8. Vasiljevic N., Lea G., Courtney M., Cariou J.P., Mann J., and Mikkelsen T. Long-range Windscanner system // Remote Sens. 2016. V. 8, N 11. 896. DOI: 10.3390/rs8110896.
9. Stephan A., Wildmann N., Смалихо И.Н. Эффективность метода МФАС для определения вектора скорости ветра из измерений лидаром Windcube 200s // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 9. С. 725–733.
10. Frehlich R.G. Effect of wind turbulence on coherent Doppler lidar performance // J. Atmos. Ocean Technol. 1997. V. 14, N 2. P. 54–75.
11. Frehlich R.G., Cornman L.B. Estimating spatial velocity statistics with coherent Doppler lidar // J. Atmos. Ocean Technol. 2002. V. 19, N 3. P. 355–366.
12. Банах В.А., Смалихо И.Н. Когерентные доплеровские ветровые лидары в турбулентной атмосфере. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2013. 304 с.
13. Банах В.А., Смалихо И.Н. Измерение ветра в пограничном слое атмосферы микроимпульсными когерентными допплеровскими лидарами // Оптика и спектроскопия. 2016. Т. 121, № 1. С. 164–171.
14. Бызова Н.Л., Иванов В.Н., Гаргер Е.К. Турбулентность в пограничном слое атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 263 с.
15. Монин А.С., Яглом А.М. Статистическая гидромеханика. Ч. 2. М.: Наука, 1967. 720 с.
16. Ламли Дж., Пановский Г. Структура атмосферной турбулентности. М.: Мир, 1966. 264 с.
17. Hogan R.J., Grant A.L.M., Illingworth A.J., Pearson G.N., O’Connor E.J. Vertical velocity variance and skewness in clear and cloud-topped boundary layers as revealed by Doppler lidar // Q. J. R. Meteorol. Soc. 2009. V. 135, N 4. P. 635–643.
18. Barlow J.F., Dunbar T.M., Nemitz E.G., Wood C.R., Gallagher M.W., Davies F., O’Connor E., Harrison R.M. Boundary layer dynamics over London, UK, as observed using Doppler lidar during REPARTEE-II // Atmosp. Chem. Phys. 2011. V. 11, N 3. P. 2111–2125.
19. Huang M., Gao Z., Miao S., Chen F., Lemone M.A., Li J., Hu F., Wang L. Estimate of boundary-layer depth over Beijing, China, using Doppler lidar data during SURF-2015 // Bound.-Layer Meteorol. 2017. V. 162, N 9. P. 503–522.
20. Pichugina Y.L., Banta R.M. Stable boundary layer depth from high-resolution measurements of the mean wind profile // J. Appl. Meteorol. Climatol. 2010. V. 49, N 1. P. 20–35.
21. Bonin T.A., Carroll B.J., Hardesty R.M., Brewer W.A., Hajny K., Salmon O.E., Shepson P.B. Doppler lidar observation of the mixing height in Indianapolis using an automated composite fuzzy logic approach // J. Atmos. Ocean. Technol. 2018. V. 35, N. 3. P. 915–935.