Создание двухканальной лидарной системы дистанционного газоанализа атмосферы

На текущий момент одним из актуальных и бурно развивающихся направлений исследований является разработка систем дистанционного зондирования парниковых газов в атмосфере. Общеизвестна проблема влияния мешающего поглощения сторонних газов при восстановлении профиля концентрации целевой газовой составляющей. Цель исследования состоит в разработке двухканальной лидарной системы, обеспечивающей учет основного мешающего поглощения водяного пара при исследовании профилей концентрации углекислого газа. Для решения представленной цели предлагается использование одновременно трех методов дистанционного зондирования, а именно, метода дифференциального поглощения и рассеяния (ДПР) и трассовый метод, базирующийся на дифференциальной оптической абсорбционной спектроскопии (ДОАС). Представлены результаты разработки двухканальной инфракрасной лидарной системы для дистанционного зондирования парниковых газов в атмосфере. Экспериментально подтверждены характеристики основных узлов и элементов лидарной системы, подходящие для проведения работ по дистанционному газоанализу атмосферы. Проведены лабораторные эксперименты, моделирующие атмосферные измерения поглощения целевого газа (CO2) и тестовые натурные эксперименты, подтвердившие функциональность разработанной лидарной системы в атмосферных условиях. Разработанная система может быть использована при развитии измерительных комплексов карбоновых полигонов, для контроля газового состава атмосферы в индустриальных центрах, на фоновых измерительных станциях и в районах болотных экосистем.

Детальная_Инф: Да

Финансирование: Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-79-10203, https://rscf.ru/project/22-79-10203/.

Автор1: С. А. Садовников

Афиилиация1: Институт оптики атмосферы имени В. Е. Зуева СО РАН, г. Томск, Российская Федерация

Автор2: С. В. Яковлев

Афиилиация2: Институт оптики атмосферы имени В. Е. Зуева СО РАН, г. Томск, Российская Федерация

Автор3: Н. С. Кравцова

Афиилиация3: Институт оптики атмосферы имени В. Е. Зуева СО РАН, г. Томск, Российская Федерация

Автор4: Д. А. Тужилкин

Афиилиация4: Институт оптики атмосферы имени В. Е. Зуева СО РАН, г. Томск, Российская Федерация

Автор5: М. П. Герасимова

Афиилиация5: Институт оптики атмосферы имени В. Е. Зуева СО РАН, г. Томск, Российская Федерация

Название статьи: Создание двухканальной лидарной системы дистанционного газоанализа атмосферы

Рубрика: Оптико-электронные приборы и комплексы

Начало_Страница: 178

Конец_Страница: 187

УДК: 504.064.3

DOI: 10.33764/2411-1759-2024-29-4-178-187

Год: 2024

Номер: 4

Том: 29

Ключевые слова_RU: лидар, дифференциальное поглощение, ДОАС, атмосфера, углекислый газ, коллиматор, топографическая мишень

Ключевые слова_EN: lidar, differential absorption, DOAS, atmosphere, carbon dioxide, collimator, topographic target

Библиографический список: 1. Fix A., Steinebach F., Wirth M., Schäfler A., Ehret G. Development and application of an airborne differential absorption lidar for the simultaneous measurement of ozone and water vapor profiles in the tropopause region // Appl. Opt. – 2019. – V. 58. – N. 22. – P. 5892–5900.
2. Aiuppa A., Fiorani L., Santoro S., Parracino S., D’Aleo R., Liuzzo M., Maio G., Nuvoli M. New advances in dial-lidar-based remote sensing of the volcanic CO2 flux // Front. Earth Sci. – 2017. – V. 5. – P. –13.
3. Veerabuthiran S., Razdan A. K., Jindal M. K., Sharma R. K., Sagar V. Development of 3.0–3.45 µm OPO laser based range resolved and hard-target differential absorption lidar for sensing of atmospheric methane // Opt. Laser Technol. – 2015. – V. 73. – P. 1–5.
4. Smalikho I. N., Banakh V. A., Razenkov I. A., Sukharev A. A., Falits A. V., Sherstobitov A.M. Comparison of Results of Joint Wind Velocity Measurements with the Stream Line and WPL Coherent Doppler Lidars // Atmos. Ocean. Opt. – 2022. – V. 35. – № S1. – P. S79–S91.
5. Razenkov I. A., Nadeev A. I., Zaitsev N. G. and Gordeev E. V. Turbulent UV Lidar BSE-5 // Atmos. Ocean. Opt. – 2020. – V. 33. – N. 04. – P. 406–414.
6. Razenkov I. A. Engineering and Technical Solutions When Designing a Turbulent Lidar // Atmos. Ocean. Opt. – 2022. – V. 35. – № S1. – P. S148–S158.
7. Marichev V. N., Bochkovsky D. A., Elizarov A. I. Optical Aerosol Model of the Western Siberian Stratosphere Based on Lidar Monitoring Results // Atmos. Ocean. Opt. – 2022. – V. 35. – № S1. – P. S64–S69.
8. Nasonov S., Balin Y., Klemasheva M., Kokhanenko G., Novoselov M., Penner I. Study of Atmospheric Aerosol in the Baikal Mountain Basin with Shipborne and Ground-Based Lidars // Remote Sensing. – 2023. – 15(15). – 3816.
9. Садовников С. А., Кравцова Н. С., Яковлев С. В., Герасимова М. П. Проектирование приемопередающей части двухканальной лидарной системы ИК-диапазона // Вестник СГУГиТ. – 2023. – Т. 28, № 2. – С. 136–144.
10. Solar laser system [Электронный ресурс]. – URL: https://solarlaser.com/en/ (дата обращения: 03.02.2023).
11. PhotonTechSystem [Электронный ресурс]. – URL: https://phts.ru/laser-beam-visualizers (дата обращения: 03.02.2023).
12. IBSG [Электронный ресурс]. – URL: http://www.ibsg-st-petersburg.com/ (дата обращения: 03.02.2023).
13. Acute [Электронный ресурс]. – URL: https://www.acute.com.tw/en (дата обращения: 03.02.2023).
14. Thorlabs [Электронный ресурс]. – URL: https://www.thorlabs.com/ (дата обращения: 03.02.2023).

Образец цитирования: Садовников С. А., Яковлев С. В., Кравцова Н. С., Тужилкин Д. А., Герасимова М. П. Создание двухканальной лидарной системы дистанционного газоанализа атмосферы // Вестник СГУГиТ. – 2024. – Т. 29, № 4. – С. 179–188. – DOI 10.33764/2411-1759-2024-29-4-179-188

Ссылка: /upload/vestnik/sborniki/2024/29_4/178-187.pdf