Природно-ресурсные и экологические исследования

1. В июле-сентябре 1999 г. Институт космических исследований РАН провел совместно с Южным отделением Института Океанологии РАН комплексный эксперимент по дистанционному зондированию прибрежной акватории в г. Геленджик. Цель эксперимента состояла в испытании радиолокационных и радиометрических методов мониторинга морской поверхности с целью выявления загрязнений в прибрежной зоне.
- К проведению эксперимента были привлечены:
- Южное отделение ИО РАН (проведение контактных измерений и разрезов),
- Акустический институт (измерение шумов, выявление корреляции с неоднородностями радиолокационных изображений поверхности),
- Институт физики атмосферы РАН (измерения при помощи тепловизора, контактные измерения).
В период эксперимента в Голубой бухте работала также группа лидарного зондирования из МГУ под руководством проф.В.В.Фадеева.
Кроме того, ИКИ РАН получил от Европейского космического агентства несколько снимков, полученных при помощи радара с синтезированной апертурой, установленных на спутнике ERS-2.
Результаты эксперимента кратко можно сформулировать следующим образом:
- проведены измерения азимутальных и угломестных характеристик собственного излучения морской поверхности в резличных условиях (скорость ветра от 0 до 25 м/с);
- получены радиолокационные изображения морской поверхности в прибрежной зоне, позволяющие идентифицировать интенсивность обрушений и зоны выглаживания, обусловленные органическими пленками и ПАВ органического происхождения;
- измерены потоки тепла и импульса между водой и воздухом, проведены синхронные измерения температуры скин-слоя в ИК и СВЧ диапазонах;
- измерены акустические характеристики морской поверхности методом ВЧ активного подповерхностного зондирования: измерения проведенны синхронно с радиофизическими характеристиками.
Полученные данные могут быть использованы для комплексного мониторинга морской поверхности прибрежных районов в интересах экологического контроля и для выявления источников техногенного загрязнения. Данные пригодны также для разработки перспективных микроволновых методов дистанционного контроля в районе Черноморского побережья Российской Федерации.(зав. отделом , д.ф.-м.н. Кравцов Ю.А., зав. лаб. к.ф.-м.н. Трохимовский Ю.Г., 333-5279, kravtsov@asp.iki.rssi.ru)

2. В 1999 году в рамках договора "Разработка аппаратурно-информационного комплекса для экологического мониторинга Москвы" было осуществлено:
создание компьютерной базы данных космических снимков московского мегаполиса в видимом и инфракрасном диапазонах и электронной тепловой карты московского региона;
разработка методик обнаружения экологически неблагоприятных зон московского мегаполиса и прогноза их образования.
Урбанизация привела к появлению и разрастанию городов- мегаполисов с их ухудшающимися экологическими условиями. Результаты НИР показали, что методы дистанционного зондирования перспективны для исследования экологии урбанизированных территорий и оперативного обнаружения источников загрязнений. Спутниковая подсистема городского экомониторинга обеспечивает управление экологическими параметрами и защиту окружающей среды в условиях сильного техногенеза. ИКИ РАН на основе методов теплового дистанционного зондирования и новейших информационных технологий разработал комплекс спутниковой подсистемы экологического мониторинга больших городов. Обеспечено оперативное получение данных с низкоорбитальных метеорологических спутников: космические снимки одного и того же места – не реже 4 раз в сутки и обработанные спутниковые данные через несколько минут после их приема. Высокая периодичность спутникового мониторинга и разработанное программное обеспечение тематической обработки данных используется в проекте для построения тепловых карт московского мегаполиса и оперативного обнаружения аномальных источников излучений. Разработаны методы оперативного контроля тепловых выбросов промышленных объектов. Проведена экспериментальная оценка эффективности методов теплового дистанционного зондирования для анализа техногенного влияния на окружающую среду в условиях больших городов. Показано, что тепловая космическая съемка обеспечивает оценку экологической обстановки, возникающей в результате промышленных пожаров. Решена задача выявления дымных шлейфов и зон задымления от локализованных источников. Для обнаружения дымовых шлейфов от крупных ТЭЦ, котельных и заводских труб перспективно использование оптических и тепловых спектральных каналов, совмещая экспериментальные данные со спутников разных серий. (Кравцов Ю.А., профессор, д.ф.-м.н, 333-5279, kravtsov@asp.iki.rssi.ru, Кудашев Е.Б., вед. науч. сотр., канд. техн. наук, 333-1234,eco@iki.rssi.ru; Kravtsov Yu.,Kudashev E.,Raev M., Real Opportunities for Moscow Environmental management on the basis of remote sensing and Internet technologies. Rivista di TELERILEVAMENTO, 4, p. 32, 1998. Kravtsov Yu, Kudashev E., Moiseev S. Monitoring of geophysical processes against a background of small-scale variability. Proceedings of European Geophysical Society 24th General Assembly, The Hague, The Netherlands, 1999. Yu.Kravtsov and E.Kudashev, Development of Environmental Management for the megacity of Moscow on the basis of satellite monitoring technologies and computer telecommunication networks. UDMS Urban Data Management Society Proceedings of UDMS 99, p.11.4 21st Urban Data Management Symposium, Venice, Italy, 21- 23 April 1999.)

3. За прошедший год была выполнена работа по исследованию диэлектрических свойств связанной воды в почвах на основе имеющейся базы экспериментальных данных комплексной диэлектрической проницаемости почв при различных влажностях, в диапазоне частот от 0.5 ГГц до 4 ГГц, предоставленной Алтайским Государственным Университетом.
Выполнены следующие этапы работы:
- обработаны и систематизированы экспериментальные данные;
- проведен расчет действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости влажной почвы по разработанной ранее модели, с учетом известных физико-механических и структурных параметров почвы;
- построены модельные зависимости действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости влажной почвы от объемной влажности почвы, при постоянной частоте излучения.
Разработана структурно-зависимая модель излучательной способности снежного покрова. Восходящее и нисходящее излучение внутри снежного слоя предполагалось диффузным и использовалась двухпотоковая теория Кубелки и Мунка. Снежный покров представлялся средой, состоящей из дискретных рассеивателей. В случае сухого снега рассеивателями являлись зерна льда. Для влажного снега рассмотрены две геометрические конфигурации водной компоненты: смесь зерен льда и водяных капель, а также смесь зерен льда, покрытых водяной оболочкой, и водяных капель. Предполагалось, что рассеиватели имеют сферическую форму и их размеры подчинены логарифмически-нормальному распределению. Расчеты радиояркостной температуры снежного покрова на почве проведены с использованием данных гляциологических измерений его физических параметров и микроструктуры. Результаты расчетов сопоставлены с результатами измерений радиояркостной температуры при различных состояниях снежного покрова. (Боярский Д.А. н.с., к.ф.-м.н., 333-4302, kub@asp.iki.rssi.ru; Боярский Д.А., Тихонов В.В., Учет стратиграфии снежного покрова при моделировании его радиояркостной температуры в СВЧ-диапазоне, Изв. вузов, Радиофизика, 9, 1999.)

4. Завершено обобщение экспериментальных данных радиолокационного зондирования нефтяных разливов в контролируемых условиях. Установлен не наблюдавшийся ранее эффект усиления волнения сантиметрового диапазона с наветренной стороны пятна. Предложено его объяснение, заключающееся в перераспределении энергии между волнением по обе стороны границы пятна и ветровой накачкой. Анализ многочисленных радиолокационных изображений загрязнений и естественных органических пленок позволил выявить основные критерии их различения на изображениях. (Литовченко К.Ц., с.н.с., к.ф.-м.н., 333-4256, kostya.litovchenko@asp.iki.rssi.ru; Иванов А. Ю., Литовченко К. Ц., Ермаков С.А., Наблюдение нефтяных загрязнений моря радиолокаторами с синтезированной апертурой КА "Алмаз-1" и ERS-1, Исследование Земли из космоса, 1999.)

5. Проведены исследования возможности использования микроджоульного лидара для задач экологического контроля атмосферы по программе Правительства Москвы. Подготовлен соответствующий отчет: "Исследование возможности использования маломощного перенос-ного лидара, для дистанционной динамики аэрозолей в городе Москве", отчет ИКИ РАН , январь-февраль 1999.
Арумов Г.П., к.ф.-м.н., (095)-333-31-33, garumov@mx.iki.rssi.ru
Першин С.М., д.ф.-м.н., perchine@rdc.puc-rio.br
Ляш А.Н., (095)-333-32-01, alyash@mx.iki.rssi.ru

6. В параксиальном приближении определено распределение интенсивности в произвольных точках плоскости наблюдения с полями зрения, ограниченными общей диафрагмой. При этом активный режим подсветки рассеивающей среды создан точечным источником света, который находится на оптической оси, проходящей через плоскость наблюдения. Показано, что отношению интенсивностей в двух произвольных точках плоскости наблюдения можно сопоставить среднюю протяженность видимости зондирующего излучения в рассеивающей среде. Средняя протяженность видимости зависит от направления градиента концентрации рассеивающих центров в среде и коэффициента ослабления.
Арумов Г.П., к.ф.-м.н., (095)-333-31-33, garumov@mx.iki.rssi.ru
Першин С.М., д.ф.-м.н., spershin@mx.iki.rssi.ru
Ляш А.Н., (095)-333-32-01, alyash@mx.iki.rssi.ru
Бухарин А.В., Ляш А.Н., Белян А.В., С.М.Першин, Г.П.Арумов, О возможности опреде-ления коэффициента ослабления в рассеивающей среде по отношению интенсивностей в двух приемных каналах с перекрывающимися полями зрения в режиме активной подсветки, Препринт ИКИ РАН Пр-2005, 25 с., Москва, 1999.

7. Быстрый рост загрязнения окружающей среды обуславливает повышенный интерес к развитию методов для экспрессного детектирования и измерения содержания примесей в атмосфере. Эффективным подходом к решению такого рода задач является использование лидарных методов, позволяющих получать в реальном времени достаточно полную информацию об исследуемой среде, в том числе в составе автономных метеорологических станций. Для целей дистанционного мониторинга аэрозольного загрязнения и степени прозрачности атмосферы в городе, предлагается использовать миниатюрный лидар обратного рассеяния на диодном лазере, с безопасным для глаз уровнем излучения, не превышающим предельно допустимые нормы и сравнимым по интенсивности с естественным фоном.
Лидар собран на диодном GaAs лазере с мощностью импульса порядка десяти ватт. Стробируемый фотоприемник на кремниевом лавинном фотодиоде имеет коэффициент усиления до 106, что позволяет работать в режиме счета фотонов без применения усилителей электрических сигналов и только с цифровым обменом информацией. Большая частота повторения импульсов лазера обеспечивает достижение заданного значения отношения сигнал/шум за сравнительно короткое (10-30 с) время зондирования при вероятности регистрации сигнала из выделенного объема среды существенно меньшей единицы, за каждый лазерный импульс. В приборе одновременно измеряется уровень фона в режиме фотометра. Подавление фоновой засветки осуществляется узким полем зрения приемника (~~1 мрад), интерференционным фильтром и выбором длительности строба, который может перемещаться вдоль трассы зондирования в зависимости от решаемой задачи.
В работе обсуждаются результаты двух схем лидарного зондирования: 1)-измерение профиля коэффициента обратного рассеяния вдоль открытой трассы, применяемой для мониторинга плотных аэрозольных выбросов и дымовых шлейфов, а также для измерения высоты облачности; 2)-измерение прозрачности атмосферы на двойном проходе вдоль выбранной трассы, ограниченной топографическим объектом. Так была зарегистрирована периодическая модуляция прозрачности атмосферы в период развития циклона.
Таким образом, этот лидар позволяет проводить мониторинг аэрозольного загрязнения в городских условиях вдоль нагруженных транспортных магистралей и в промышленных зонах. Компактность (вес не более 1,5 кг), малое (~~10 Вт) энергопотребление и высокая степень автоматизации прибора позволяют использовать его в составе передвижных или автономных комплексов для круглосуточного наблюдения за атмосферой.
Першин С.М., д.ф.-м.н., spershin@mx.iki.rssi.ru
Ляш А.Н., (095)-333-32-01, alyash@mx.iki.rssi.ru
Тюрин А.В., (095)-333-31-33, turin@mx.iki.rssi.ru
Першин С.М., Ляш А.Н., Макаров В.С., А.В.Тюрин, Мониторинг аэрозольного загряз-нения и прозрачности атмосферы миниатюрным лидаром, Тезисы докладов второй всерос-сийской научной конференции "Физические проблемы экологии (Физическая экология)", Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, с.126, 1999.

8. В рамках решения основной задачи проекта РФФИ 98-02-16217, заключающейся в выявлении и адекватном описании неизвестного ранее нерезонансного механизма рассеяния электромагнитных волн взволнованной поверхностью океана, в ходе завершившегося очередного годичного этапа:
развита асимптотическая теория нерезонансного обратного рассеяния электромагнитных волн X-диапазона на поверхности океана;
разработана электродинамическая модель нерезонансного рассеяния на крутых обрушающихся волнах промежуточных масштабов, и предложен перспективный метод экспериментального разделения резонансных и нерезонансных эффектов.
В качестве основной причины нерезонансного рассеяния рассмотрены обрушающиеся поверхностные волны с обостренными кромками. На основе приемов физической оптики и геометрической теории дифракции рассчитан вклад обрушающихся заостренных волн в сечение рассеяния для двух ортогональных поляризаций. Показано, что основной вклад в обратное рассеяние вносит зеркальное отражение от переднего фронта такой волны, а заостренность кромки морской волны приводит к тому, что сечение обратного рассеяния на горизонтальной поляризации может превышать сечение на вертикальной поляризации.
Получены дополнительные свидетельства в пользу существенной роли нерезонансных эффектов при радиолокации океана под настильными углами. Разработана электродинамическая модель нерезонансного рассеяния на крутых обрушающихся волнах промежуточных масштабов, и предложен перспективный метод экспериментального разделения резонансных и нерезонансных эффектов. (зав.отделом д.ф.м.н., проф. Ю.А. Кравцов, 333-5279, kravtsov@asp.iki.rssi.ru; Ю.А. Кравцов, М.И. Митягина, А.Н. Чурюмов, Нерезонансный механизм рассеяния электромагнитных волн на морской поверхности: рассеяние на крутых заостренных волнах, Известия вузов. Радиофизика, XLII (3), 240-254, 1999; Ю.А. Кравцов, М.И. Митягина, А.Н. Чурюмов, Рассеяние электромагнитных волн на мезомасштабных обрушающихся волнах на морской поверхности, Известия РАН. Серия физическая, 63 (10), 1999)

9. Выполнена серия работ, посвященных выявлению и теоретическому обоснованию связей между основными параметрами внутренних волн, распространяющихся в океане и в атмосфере над океаном, и вызванными ими возмущениями морской поверхности в целях извлечения геофизической информации из данных, получаемых спутниковыми и самолетными комплексами микроволнового дистанционного зондирования. В этих работах:
разработаны методики и численные алгоритмы, позволяющие извлекать количественные и спектральные характеристики волновых процессов из данных дистанционного зондирования;
- проведен детальный сравнительный анализ радиолокационных образов внутренних волн в океане и атмосфере с точки зрения механизмов их визуализации, радиолокационных контрастов и выявляемых из радиолокационных изображений характеристик, таких как длина волны, количество цугов и количество волн в цуге, направление распространения, рефракция, ориентация фронта волны относительно направления приводного ветра, сопутствующие атмосферные эффекты.
- выработаны критерии, позволяющие идентифицировать и классифицировать источники модуляции радиолокационного сигнала по их принадлежности к волновым процессам в атмосфере или океане.
В прошедшее десятилетие радиолокационные методы широко развивались в основном в приложении к изучению внутренних волн в океане. Ряд приоритетных исследований по этому вопросу был проведен в ИКИ, их результаты отражены в многочисленных публикациях. К сожалению, экспериментальному изучению внутренних волн в атмосфере в нашей стране уделялось меньшее внимание. Традиционно наблюдения внутренних гравитационных волн в атмосфере проводятся с помощью сети наземных микробарографов или с помощью вертикального зондирования различными методами: радиозонды, измерения на башне, акустическое зондирование, измерение турбулентности при помощи доплеровского радара. Использование для исследования внутренних волн в атмосфере над океаном традиционных методов оказывается затруднительным, дорогостоящим и зачастую неэффективным. Актуальным представляется привлечение дистанционных методов исследования для решения этой задачи. Новой задачей дистанционного зондирования морской поверхности является также разделение сигнатур внутренних волн в океане и в атмосфере над океаном на радиолокационных изображениях морской поверхности. Подход к разделению радиолокационных проявлений внутренних волн в океане и атмосфере с точки поляризационных особенностей рассеяния электромагнитных волн на морской поверхности является, безусловно, новым и позволяет решить эту задачу. (к.ф.-м.н. М.И.Митягина, 333-50-78, mityag@mx.iki.rssi.ru, Ю.А.Кравцов, М.И. Митягина, В.Г. Пунгин, К.Д.Сабинин, Наблюдение атмосферных структур, порожденных движением атмосферного фронта, при помощи радиолокационного зондирования морской поверхности, Сб. докладов Всероссийской научной конференции "Применение дистанционных радиофизических методов в исследованиях природной среды, Муром 17-18 июня 1999 г., Муром, стр.28-29; M. Mityagina, v. Pungin ,Y. Kravtsov,Vv. Yakovlev, A Case of Simultaneous Observation of Oceanic and AtmosphericInternal Waves By Means of Dual Polarization Ku-Band Radar, Proc. of International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS'99) 1999, Hamburg, German, vol. 1, pp.173-175).

10. В ходе совместной с Акустическим институтом им. Андреева экспедиции было проведено комплексное исследование воздействия приводного ветра, поверхностных течений и дождей различной интенсивности на характеристики собственного и рассеянного излучения морской поверхности в СВЧ и акустическом диапазонах волн.
Для решения поставленных задач использовался созданный в 63 отделе и модернизированный перед началом экспедиции радиофизический комплекс, включающий в себя радиометры-поляриметры, скаттерометры сантиметрового и миллиметрового диапазонов, а также радиолокационная станция кругового обзора с цифровой обработкой сигналов. Для контроля параметров окружающей среды был использован метеокомплекс, струнный волнограф и, разработанный в 63 отделе, оптико-электронный измеритель характеристик осадков. В ходе экспедиции получен большой объем экспериментальных данных, которые будут использованы для разработки новых алгоритмов определения параметров волнения, скорости и направления приповерхностного ветра в зонах дождей по данным спутниковых радиолокационных и радиометрических измерений. (зав. лаб. к.ф.-м.н. Булатов М.Г. 333-3533, bulatov@asp.iki.rssi.ru; Булатов М.Г., Кравцов Ю.А., Пунгин В.Г., Скворцов Е.И., Влияние дождя на характеристики собственного и рассеянного излучения водной поверхности, Ш Всеросийская научная конференция "Применение дистанционных методов в исследованиях природной среды", Сборник докладов, Муром, 17-18 июня 1999 г., 22-23, 1999).
11. Разработана научная программа и методики экспериментов на российско-украинском природно-ресурсном спутнике Океан-О №1.
Предложен ряд экспериментов с использованием многочастотного комплекса микроволновой радиометрической аппаратуры "Дельта", направленных на картирование глобальных полей скорости и направления ветра над акваторией Мирового океана и оценок таких климато-формирующих параметров как потоки тепла, влаги и импульса. (зав. лаб., к.ф.-м.н. Трохимовский Ю.Г., 333-4302; ytrokh@mx.iki.rssi.ru).

12. Совместно с Льежским космическим Центром (Бельгия) завершена детальная проработка комбинированного цифро-оптического процессора быстрого просмотра для радиолокаторов с синтезированной апертурой.
Определены архитектура и основные параметры процессора, начато его лабораторное моделирование. (с.н.с., к.ф.-м.н. Литовченко К.Ц., kostya.litovchenko@asp.iki.rssi.ru; 333-4256; Litovchenko K. Ts., Lemaire Ph., Barbier Ch., A combined optical/digital SAR processor for quick-look applications, Optical Engineering, 1999.)

13. Путем совместного анализа контактных данных, космической ИК- и радиолокационной съемки Ладожского озера за 1997-1998 гг. изучены закономерности образования и развития термобара в озере в весенне-летний период, структуры течений и основных источников антропогенных загрязнений.
В сентябре-октябре 1999 г. проведены космические радиолокационные съемки со спутника ERS-2 акватории Черного моря в ходе экспедиции Института океанологии РАН, посвященной исследованию водообменных процессов и переноса биогенных элементов между шельфом и срединной частью в российском секторе моря. (к.ф.-м.н. Литовченко К.Ц., kostya.litovchenko@asp.iki.rssi.ru; 333-4256; Ivanov A.Yu., Litovchenko K.Ts., Lake Ladoga surface features in ERS-1/2 and RADARSAT synthetic aperture radar images overview, Proceedings of the 19th Annual Geoscience and Remote Sensing Symposium IGARSS'99 (Hamburg, Germany, June 28 – July 2, 1999), IEEE Catalog No. 99CH36293, 5, 2739-2741, 1999.)

14. Проведено обобщение многолетних данных дистанционного и контактного зондирования рыбопромысловых районов Норвежского и Охотского морей, полученных в ходе совместной работы с ВНИРО.
Цель проведенной работы состоит в создании на базе ГИС электронного атласа явлений, играющих определяющую роль в формировании распределения рыбных ресурсов, а именно, мезомасштабных течений, фронтов и вихревых структур. (к.ф.-м.н. Литовченко К.Ц., kostya.litovchenko@asp.iki.rssi.ru; 333-4256; Romanov A., Matveyev S., Litovchenko K., Zaitsev V., Use of altimeter and AVHRR data for Russian Far East fishing areas monitoring, Proceedings of the 19th Annual Geoscience and Remote Sensing Symposium IGARSS'99 (Hamburg, Germany, June 28 – July 2, 1999, 835-836, 1999.)

15. На основе анализа результатов дистанционных и гидрометеорологических наблюдений за ( 1983 ёё 1997 ) гг. показано , что основной характерной структурной особенностью тропический циклогенез в акваториях Северного и Южного полушарий, рассматриваемого как пуассоновского потока событий, является наличие многомасштабной перемежаемости вре-менного хода потоков. Введены и определены количественные характеристики, описывающие перемежаемость потоков. Показано, что истинная интенсивность потоков двух полушарий за первый срок календарного года практически равны и резко ( в 2,5 раза ) различаются во вто-рой срок. Сформированы численные модели для усредненных и истинных интенсивностей , а также для коэффициентов перемежаемости циклогенезов за период ( 1983 ёё 1997 ) г.г.
Шарков Е.А., д.ф.-м.н., (095)-333-13-66, esharkov@mx.iki.rssi.ru
Покровская И. В., Е.А.Шарков, Структурные особенности тропического циклогенеза тропических возмущений применительно к проблемам спутникового мониторинга, Исследо-вание Земли из космоса, № 3, с.3-13, 1999.

16. На основе анализа результатов дистанционных и гидрометеорологических наблюдений за 1997 г. показано , что основной характерной структурной особенностью циклогенеза первичных форм тропических возмущений в акваториях Северного и Южного полушарий , рассматриваемого как пуассоновского потока событий, является наличие многомасштабной перемежаемости временного хода потоков. Сформированы численные модели для амплитудных характеристик интенсивностей потоков первичных и развитых форм для данных тропических циклогенезов за 1997 г. Введены и определены количественные ( помесячного и годового усреднения ) характеристики , описывающие темп генерации развитых форм . Для акваторий Северного полушария средне-годовой темп генерации развитых форм составил 0,23, для акваторий Южного - 0,33 и для всех акваторий Мирового океана ( глобальнй циклогенез ) - 0,25.
Шарков Е.А., д.ф.-м.н., (095)-333-13-66, esharkov@mx.iki.rssi.ru
Покровская И.В., Е.А.Шарков, Структурные особенности тропического циклогенеза Северного и Южного полушарий применительно к проблемам спутникового мониторинга, Исследование Земли из космоса, № 1, с.18-27, 1999.

17. Показываются уникальные возможности доплеровской радарной техники для реконст-руирования тонкой пространственно-временной структуры пограничной турбулентности тропической атмосферы. Представлены результаты корабельных исследований облачности локатором высокого разрешения в западной части Тихого океана для предтайфунных состояний атмосферы. В экспериментах диапазон исследуемых пространственных и временных масш-табов турбулентности соответствовал ( 1 ёё 39 ) км и ( 2 мин. ёё 2 часа ). Получены инерционные интервалы турбулентности и обнаружены эффекты ее существенной временной изменчивости.
Шарков Е.А., д.ф.-м.н., (095)-333-13-66, esharkov@mx.iki.rssi.ru
Sharkov E.A., Spatio-Temporal Evolution of Convective Tropical Atmospheric Turbulence With Doppler Radar Technique, in : International Workshop on Radio Methods for Studying Turbulence, University of Illinois. Urbana-Champaign, pp.36-37, 1999

18. Разработан метод оптимизации решения задачи температурного зондирования атмосферы с использованием измерений с помощью разрабатываемого фурье-спектрометра высокого спектрального разрешения.в ИК-диапазоне спектра 2-15 мкм.
Оптимизация решения задачи проводится на основе информационной метрики с формированием ряда синтезированных информационных каналов, каждый из которых включает несколько узких областей спектра. Процедура оптимизации с формированием синтезированных каналов включает:
- определение размерности матрицы линейных интегральных уравнений, используемых для решения обратной задачи температурного зондирования с учетом априорной информации, структуры ошибок измерений и доступной дополнительной информации;
- последовательный выбор наиболее информативных участков спектра в спектральномдиапазоне полосы поглощения СО2 и окне прозрачности атмосферы;
- формирование синтезированных информационных каналов, каждый из которых включает несколько узких областей спектра с наиболее близкими весовыми функциями, отбираемыми с учетом положения их максимумов и полуширин.
Разработанный метод позволяет повысить точность решения обратной задачи восстановления высотного профиля температуры в атмосфере и оптимизировать параметры, характеризующие постановку измерений- спектральное разрешение, допустимую ошибку и время единичного измерения. Одновременно с этим решается задача сжатия передаваемого потока данных. Численное моделирование, проведенное для фурье-спектрометра с разрешением 0, 25 см-1 , что для восстановления профиля температуры по высоте с ошибкой 1К оптимальной является система из 10 сннтезированных каналов с допустимой ошибкой единичного измерения 0,5К. По сравнению с неоптимизированными исходными данными точность повышена на 60%.
Руководитель/ автор –к. ф.-м.н. Городецкий А.К., 333-32-12,
gora @ iki.rssi.ru
Результаты работ содержатся в :
- Головин Ю.М., Завелевич Ф.С., Мацицкий Ю.П., Городецкий А.К., Мощкин В.Е., Горбунов Г.Г., Романовский А.С. Экспериментальный образец фурье-спектрометра для задач метеорологического зондирования и экологического контроля. Международный симпозиум стран СНГ "Атмосферная радиация" (МСАР-99). Тезисы докладов, 12-15 июля 1999 г., С.-П., с. 156-157.
- Отчет по теме "Зонд-Фурье -М " (в части х/ д 639 между ИКИ РАН и Центром Келдыша), представлен в РКА Центром Келдыша в марте 1999 г.

19.Завершена первичная обработка данных блока МОЗ-Б аппаратуры МОЗ-Обзор, которые были получены в эксперименте 4316 и наблюдений, проведенных с помощью блока МОЗ-А в эксперименте 2199 на модуле ПРИРОДА орбитальной станции МИР
Результаты обработки позволили оценить функциональные возможности и состояние основных измерительных характеристик блоков МОЗ-А и МОЗ-Б после запуска аппаратуры в составе комплекса ПРИРОДА и стыковки с космической станцией МИР В частности, исследования составляющих информационного потока аппаратуры позволили разработать алгоритмы контроля за состоянием информационного потока и дифференциации сбойных данных, которые имели место в реальных условиях космического полета.
Проводились следующие работы по модернизации специального программного обеспечения первичной обработки применительно к данным блока МОЗ-А и МОЗ-Б с учетом особенностей работы в реальных условиях измерений на борту станции МИР
- оценена помехоустойчивость структурной компоненты информационного потока и сформирован массив координат сбоев структурных данных;
- определен состав проведенных в процессе эксперимента измерений;
- оценено состояние и проведена обработка ключевых характеристик калибровочной информации;
- исследована зашумленность измерительной составляющей информационного потока и пр.
При возобновлении работ на борту космической станции МИР и восстановлении работоспособности блока МОЗ-Б полученные результаты анализа должны учитываться для испытаний аппаратуры МОЗ-Обзор.
Научный рук.: к. ф.-м. н. Н.А. Князев (333-51-66, nknyazev@iki.rssi.ru), технический рук. Г.И. Терехин (отд. 71).
Итоговый технический отчет по ЛКИ эксперимента МОЗ-Обзор МЦКП ПРИРОДА. М., ИКИ РАН, 1999 г., 9 стр. (направлен в РКК "Энергия" в апреле 99 г.).

20. Продолжались исследования, направленные на совершенствование существующих и поиск новых методических подходов при решении задач дистанционного зондирования системы земная поверхность-атмосфера в видимой и ИК областях спектра. В рамках этой проблемы проводилось алгоритмическое проектирование программного обеспечения тематической обработки на основе анализа спектральных образов многоканальных измерений уходящего излучения.
Выполнен перечень намеченных на 1999 г. работ, которые были сформулированы в дополнительном техническом задании по теме "Албастран- АН" (зак. УНВ РХБЗ МО РФ, х/д № 387). Подготовлены рабочие материалы к отчету по теме Албастран.
Рук. НИР "Албастран- АН": к. ф.-м. н. Н.А. Князев.
Результаты работ докладывались на различных конференциях:
1. Палатов Ю.А., Князев Н.А., Ленский В.И., Мазничко А.Ф. "Система дистанционного контроля аэрозоля". Тезисы докладов на Междунар. конференция "Физика атмосферного аэрозоля". М., ИФА РАН, 12-17.04.99 г., 2 стр. (печ.).
2. Князев Н.А., Палатов Ю.А., Лупян Е.А., Козлов Е.М., Плешевич Ю.И. "Применение малых станций приема космической информации для решения задач экологического мониторинга окружающей среды при ликвидации чрезвычайных ситуаций". Тезисы докладов на междунар. симпозиуме "Человек и катастрофы: проблемы обучения новым технологиям и подготовки и населения и специалистов к действиям в чрезвычайных ситуациях". М., МЧС РФ, РАН. 1- 2.07.1999 г., с. 63- 64. (печ.).
3. N. D. Belkin, S. V.Bilibin, N. A. Knyazev, V. I. Lenskiy, A. A. Masnichko, Y. A. Palatov "Distand Ground Laser Toxic Alarm System KDKhR-1N". SPIE Techn. Simposia "Photonic East". 19- 22.09.99. Boston, Mass., USA. [3855-26], 2 pp. (печ.).
4. N. D. Belkin, S. V.Bilibin, N. A. Knyazev at al. "Distand Ground Laser Toxic Alarm System KDKhR-1N". Proc. of SPIE, 1999, vol. 3855 "Air Monitoring and Detection of Chemical and Biological Agents II", 6 pp. ( в печ.- выйдет в декабре).

21. Проведены расчеты потерь энергетического потенциала локационных средств зондирования Земли из космоса в различных спектральных диапазонах (видимом, ИК, СВЧ). На базе проведенных расчетов рассмотрена возможность построения оптико- локационного комплекса космического базирования для решения задач атмосферной оптики и экологического мониторинга. Рассмотрена возможность создания оптико-локационного комплекса на линиях наиболее распространенных лазеров на базе доплеровского лидара с отражением от атмосферы (1.54, 2.05 и 2.36 мкм), лазерного высотомера (0.532 мкм) с отражение от поверхности Земли, лазерного дальномера с отражением от уголкового отражателя (1.064, 0.532 и 0.355 мкм) и лидара дифференциального поглощения (3.39 мкм) с использованием уголкового и естественного отражателей.
Рук. к. ф.-м. н. Н.А. Князев.
Публикации:
Князев Н.А, Орлов В.М. Отчет по теме "Оценка потерь на трассе для расчета энергетического потенциала лазерных и радиотехнических средств космического базирования". М., ИОФ РАН, 1999 г., 21 стр. (рук.).
Князев Н.А., Коробкин А.И., Палатов Ю.А. Козлов Е.М. "Оценка проектного облика многоцелевого оптико- локационного комплекса космического базирования". Тезисы докладов на 3-й междунар. научно- технической конференции "Чкаловские чтения- Инженерно- физические проблемы авиационной и космической техники", г. Егорьевск, 1-4.06.1999 г., 2 стр. (печ.).

22. Разработана оригинальная оптическая схема газоализатора для измерения концентрации газов СН4, СО2, СО, NOx Выбраны участки спектра и спектральное разрешение для измерения концентрации указанных газов. Разработан макет газоанализатора и проведены его испытания.
Результаты содержатся в отчете по теме "КУБ-ИКИ", август 1999 г.
Руководитель- к.ф.м. н. Сячинов В.И. 333-32-12. gora @ iki.rssi.ru

Наверх
На главную страницу