< Попер   ЗМІСТ   Наст >

ЗАСТОСУВАННЯ ДИСТАНЦІЙНОГО ЗОНДУВАННЯ

Дистанційне зондування атмосфери

Розглянемо основні напрями дистанційного зондування атмосфери за допомогою лідарів.

Лазерні системи використовуються для дистанційного зондування атмосфери, зокрема визначення висоти хмар, дослідження структури та властивостей хмар, вимірювання параметрів вітру, вимірювання вологості та температури повітря, оцінювання опадів. Лазерні системи, що встановлені на борту авіаносія чи супутника, здатні проводити топографічні вимірювання на земній поверхні, оцінювати рослинні покриви, водяні потоки, ерозійні процеси.

Використання техніки реєстрації розсіювання оптичного випромінювання видимої області спектра лежить в основі аналізу молекул та аерозолів, присутніх в атмосфері.

В інфрачервоній області спектра домінує поглинання сонячного випромінювання різноманітними газами над розсіюванням. Так, аналіз поглинання в області 4,3 мкм (СO2), 4,5 мкм (N2O) та 13-15 мкм (СO2) використовують для вимірювання температурних профілів; в області 6-7 мкм – для оцінки водяної пари; за станом земної поверхні доцільно проводити спостереження у широкій області 8-12,5 мкм.

Техніка дослідження структури і властивостей хмар базується на вимірюванні інфрачервоного випромінювання кристаликів льоду, які присутні в високорозташованих хмарах.

Якщо лазерний імпульс відбивається від хмари, то відстань до неї оцінюється як

(27.1)

де – проміжок часу між висиланням і детектуванням імпульсу; с – швидкість світла.

У сонячний день можна визначити висоту хмар на рівні 30- 3000 м з точністю ±6 м.

Для дистанційного вимірювання параметрів вітру застосовують радіозонди, содари, лідари (див. розділ 4.4). В основі

методів допплерівської спектроскопії лежить реєстрація частотних зсувів, які залежать від швидкості руху повітряних частинок:

(27.2)

де – швидкість руху повітряних частинок; – довжина хвилі лазерного випромінювання. Наприклад, частотний зсув випромінювання СОг-лазера (=10,6 мкм) для частинок, що

рухаються зі швидкістю 1 м/с, становить 200 кГц.

Допплерівський лідар та допплерівський радіолокатор використовують також для вимірювання параметрів опадів лазерними або радіочастотними імпульсами відповідно (див. розділ 8.6).

Техніка визначення вологості ґрунтується на оцінюванні поглинання водяною парою інфрачервоного випромінювання (див. розділ 8.10) або вимірюванні густини молекул і водяної пари шляхом вимірювання частоти коливальних і обертальних комбінаційних переходів. Лідар на основі комбінаційного розсіювання може бути застосований для визначення наявності та кількісної оцінки атмосферних молекул, таких як Н2O, SO2, СO2, CO, NO, С2Н4 та ін.

Слід також відзначити можливість досліджень об'єктів, які знаходяться у рідкому стані або містять у собі воду; за допомогою методів спектроскопії комбінаційного розсіювання можна вимірювати температуру поверхні водойм.

Лазерний диференційний лідар застосовується для дослідження розподілу забруднень над промисловими підприємствами, визначення озону.

З точки зору контролю навколишнього середовища перспективними можна вважати застосування флуоресцентної дистанційної спектроскопії для оцінки в атмосфері частинок попелу з підприємств, які використовують вугілля; сполук кальцію та ртуті з плавильних та металургійних заводів, флуоридів при виробництві алюмінію або фосфору; частинок сульфатів, хлоридів, ванадію, миш'яку, оксидів та сульфідів різноманітних елементів. Серед неорганічних та органічних сполук, які виникають внаслідок діяльності хімічних та промислових підприємств та які демонструють флуоресценцію, варто відмітити такі: AIF3, Al2(SO4)3 CaF2, CaS04, CuS04, HgS04, криоліт, кам'яновугільний газ, фосфати.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >