ИОФ РАН
13.07.2023
Мониторинг дыма от лесных пожаров внутри перистых облаков с использованием флуоресцентного лидара (пресс-релиз в формате .pdf)
Veselovskii I., Q. Hu, A. Ansmann, P. Goloub, T. Podvin, M. Korenskiy “Fluorescence lidar observations of wildfire smoke inside cirrus: a contribution to smoke–cirrus interaction research”, Atmospheric Chemistry and Physics, 22, 5209–5221, 2022. https://doi.org/10.5194/acp-22-5209-2022
На сегодняшний день считается установленным, что атмосферный аэрозоль, воздействует на радиационный баланс планеты прямым образом, рассеивая и поглощая излучение, а также косвенно, посредством модификации свойств облаков. Частицы аэрозоля служат ядрами нуклеации, при образовании частиц льда и приводят к повышению температуры, при которой происходит формирование ледяных облаков. Одним из основных типов аэрозолей является дым, который вследствие поглощения солнечной радиации может подниматься до нижней стратосферы. Частицы дыма участвуют в формировании льда, однако этот процесс на сегодняшний день исследован слабо, вследствие отсутствия средств мониторинга дыма на больших высотах. Исследования, проводимые в ИОФ РАН, продемонстрировали, что дым обладает большим сечением флуоресценции и флуоресцентные лидары позволяют определять содержание дыма в верхней тропосфере и нижней стратосфере.
Рис.1. Лидарный сигнал, коэффициент деполяризации излучения и обратное флуоресцентное рассеяние βF в ночь 4-5 ноября 2020. (Публикуется с разрешения авторов – Веселовского И.А. и др., Источник: https://doi.org/10.5194/acp-22-5209-2022)
На рисунке показаны высотно–временные распределения мощности лидарного сигнала, коэффициента деполяризации и обратного флуоресцентного рассеяния. В течение всей ночи на высоте 12 км наблюдается слой аэрозоля с малым коэффициентом деполяризации (около 3%) и большим коэффициентом обратного флуоресцентного рассеяния, что типично для частиц дыма. Слой был транспортирован из Северной Америки и, является продуктом лесных пожаров. Таким образом, флуоресцентные измерения дыма могут проводиться на высотах свыше 12 км с высотно-временным разрешением порядка 10 м и 2 минут соответственно.
Одним из преимуществ использования флуоресцентного лидара является возможность регистрировать частицы дыма внутри перистых облаков. Результаты измерения дыма в присутствие ледяных облаков в ночь с 24 на 25 ноября 2020 года показаны на рисунке 2. Перистые облака наблюдались всю ночь в диапазоне высот от 6.0 км до 10.0 км. Коэффициент обратного рассеяния дыма на длине волны 532 нм, рассчитанный из флуоресценции (βS532) над тропопаузой близок к полному аэрозольному рассеянию β532, показывая что вклад дыма в обратное рассеяние является преобладающим. Измерение флуоресценции внутри облаков позволяет рассчитывать концентрацию дыма, что необходимо при разработке моделей, описывающих процесс формирования льда на частицах дыма.
Рис.2. Флуоресценция дыма в присутствии перистых облаков в ночь 24 – 25 ноября 2020. (a, b) Лидарный сигнал и коэффициент деполяризации на длине волны 1064 нм. (c) Вертикальные профили коэффициента обратного аэрозольного рассеяния β532 и флуоресцентного рассеяния βF. (d) Обратное рассеяние аэрозоля на длине волны 532 нм β532 и коэффициент обратного рассеяния дыма βS532, рассчитанный из флуоресценции. Символы показывают профиль температуры, измеренный радиозондом.
(Публикуется с разрешения авторов – Веселовского И.А. и др., Источник: https://doi.org/10.5194/acp-22-5209-2022)
Пресс-релиз подготовил: руководитель лидарной группы Центра физического приборостроения ИОФ РАН, доктор физико-математических наук И.А. Веселовский.
Презентация публикации на семинаре "Актуальная физика". № 1, 07.12.2022.