On the рossibility of multichannel optical backscattering sondes for joint balloon and lidar studies of the aerosol composition of the middle atmosphere

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Aerosol backscattering sondes in the practice of aerological sounding, along with lidar observations, are used at night to study and monitor polar stratospheric clouds, tropospheric and stratospheric aerosol, cirrus clouds, pyroconvection, volcanic aerosol, as well as to verify remote methods and means of ground-based and satellite-based aerosol observations. For aerosol sondes, a simple two-wave measurement technique is used, which makes it possible to diagnose changes in aerosol composition by color index. The possibilities of the two-wave technique have limitations, which are discussed in this article. Aerological sounding combined with lidar observations expands the wavelength range for multi-wavelength studies, and direct measurements of atmospheric temperature increase the accuracy of aerosol sensing. The paper considers the application of 3 or more wavelenght techniques. Data from probe measurements using wavelengths of 470, 528, 850 and 940 nm and lidar sensing at wavelengths of 355 and 532 nm are presented.

Full Text

Restricted Access

About the authors

N. V. Balugin

Central Aerological observatory

Email: v_yushkov@mail.ru
Russian Federation, 14170, Dolgoprudny, Moscow Region, Pervomayskaya str., 3

B. A. Fomin

Central Aerological observatory

Email: v_yushkov@mail.ru
Russian Federation, 14170, Dolgoprudny, Moscow Region, Pervomayskaya str., 3

V. А. Yushkov

Central Aerological observatory

Author for correspondence.
Email: v_yushkov@mail.ru
Russian Federation, 14170, Dolgoprudny, Moscow Region, Pervomayskaya str., 3

V. N. Marichev

Zuev Institute of Atmospheric Optics RAS SB

Email: v_yushkov@mail.ru
Russian Federation, 634055, Tomsk, Ak. Zueva place, 1

D. A. Bochkovskyi

Zuev Institute of Atmospheric Optics RAS SB

Email: v_yushkov@mail.ru
Russian Federation, 634055, Tomsk, Ak. Zueva place, 1

References

  1. Балугин Н.В., Фомин Б.А., Юшков В.А. Оптический зонд обратного рассеяния для баллонных аэрологических измерений // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2022. Т. 58. № 3. С. 1–8.
  2. Балугин Н.В., Фомин Б.А., Лыков А.Д., Юшков В.А. Фомин Б.А. Оценка воздействия стратосферного аэрозоля на радиационный баланс стратосферы по данным оптического баллонного зонда обратного рассеяния и радиационного моделирования // Метеорология и гидрология. 2022. № 10. С. 121–129.
  3. Г. ван де Хюлст. Рассеяние света малыми частицами. М.: Издательство иностранной литературы, 1961. 536 с.
  4. Зуев В.В. Лидарный контроль стратосферы. Новосибирск: Наука, 2004. 306 с.
  5. Маричев В.Н., Бочковский Д.А. Лидарный комплекс малой станции высотного зондирования атмосферы ИОА СО РАН // Оптика атмосферы и океана. 2020. Т. 33. № 5. С. 399–406. https://doi.org/10.15372/AOO20200510
  6. Маричев В.Н., Матвиенко Г.Г., Юшков В.А., Балугин Н.В., Бочковский Д.А. Лидарно-баллонный эксперимент по исследованию стратосферного аэрозоля для климатических наблюдений и диагностических задач // Метеорология и гидрология. 2022. № 11. С. 41–47.
  7. Brabec M., Wienhold F.G., Luo B.P., Vomel H., Immler F., Steiner P., Hausammann E., Weers U., Peter T. Particle backscatter and relative humidity measured across cirrus clouds and comparison with microphysical cirrus modeling // Atmos. Chem. Phys. 2012. № 12. P. 9135–9148. https://doi.org/10.5194/acp-12-9135-2012
  8. Blake D.F., Kato K. Latitudinal distribution of black carbon soot in the upper troposphere and lower stratosphere // J. Geophys. Res. 1995. V. 100. № D4. P. 7195–7202.
  9. Fomin B.A., Mazin I.P. Model for an investigation of radiative transfer in cloudy atmosphere // Atmospheric Research. 1998. V. 47–48. P. 127–153.
  10. Rosen J.M., Kjome N.T. Backscattersonde: a new instrument for atmospheric aerosol research. APPLIED OPTICS. 1991. V. 30. № 12. Р 1552–1561.
  11. Zhang Y. et al. Top-of-atmosphere radiative forcing affected by brown carbon in the upper troposphere // Nature geoscience, advance online publication, published online: 22 may 2017. https://doi.org/10.1038/ngeo2960WCP-112
  12. A preliminary cloudless standard atmosphere for radiation calculation // World Climate Research Program. WMO/TD, 1986. 66 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Results of the lidar-balloon experiment in Tomsk on the night of January 27-28, 2022 in the form of vertical profiles of R – the ratio of the values ​​of the total backscattering coefficients to the value of molecular scattering for different wavelengths (see text).

Download (318KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Ci index for pairs of wavelengths (470, 940) nm, (470, 850) nm and (470, 528) nm.

Download (87KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Backscattering coefficients (in relative units) for climatic aerosols “SOOT” (soot), “H2SO4” (sulfuric acid) and “DUST” (dust) aerosols based on the results of calculations using Mie theory and data from [WCP-112, 1986].

Download (93KB)
Indexing metadata

Note

1The article is based on the oral report presented at the IV All-Russian Conference with international participation “Turbulence, atmospheric dynamics and climate”, dedicated to the memory of academician A.M. Obuhova (Moscow, November 22–24, 2022).



Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».