Томские ученые разрабатывают метод для предсказания климатических изменений

Аспирант РФФ Евгений Ни под руководством доцента кафедры оптико-электронных систем и дистанционного зондирования Томского госуниверситета Валентины Брюхановой разрабатывает метод, при помощи которого можно будет автоматически, без вмешательства оператора, получать информацию о микроструктуре тропосферных облаков по данным лазерного зондирования.

Как уточняют в пресс-службе вуза, новый метод поможет более точно делать прогноз погоды, а при длительном накоплении данных в разных точках планеты предсказывать изменение климата на Земле.

«Основным источником энергии Земли является радиация, приходящая от Солнца, поэтому определение компонентов радиационного баланса на верхней границе атмосферы и на поверхности Земли является приоритетной задачей Всемирной программы исследований климата. Большой вклад в радиационный баланс Земли вносят тропосферные облака. От формы и размеров частиц облака (а если в облаке присутствуют кристаллические частицы, то и их ориентации в пространстве) зависит количество солнечной радиации, проходящей через атмосферу Земли и поступающей на земную поверхность», — говорит Евгений Ни.

По словам исследователя, определение микроструктуры облака, как правило, ведется с использованием контактных методов, которые имеют ряд недостатков, связанных с достаточно ограниченным объемом контролируемой среды, низкой оперативностью забора проб, большими временными затратами на их обработку и т.д. Как следствие, погодные аномалии (ураганы, шквальные ветры и т.д.) обнаруживаются слишком поздно, и времени на подготовку к ним у человека не остается. Метод лазерного (лидарного) зондирования лишен этих недостатков: для получения информации о характеристиках облака лазерное излучение посылают в облако, регистрируют рассеянное назад излучение и анализируют форму отраженного импульса и состояние поляризации приходящего от облака излучения.

Аспирант разрабатывает новый метод восстановления микрофизических и оптических характеристик тропосферных облаков из лидарных данных. Это позволит получать информацию о распределении характеристик во всем облаке, а значит, более точно прогнозировать изменения погоды и климата и, следовательно, вовремя предсказывать природные катастрофы.

«Чаще всего при получении информации о характеристиках облаков по данным лазерного зондирования ограничиваются учетом однократно рассеянного излучения в лидарном сигнале, а вкладом многократного рассеяния пренебрегают в силу сложности его выделения и описания. Такой подход оправдан при зондировании образований малой оптической плотности (таких как слабая дымка). Зондирование же облаков, туманов, плотных дымок и тому подобных требует учета многократного рассеяния. Это позволит увеличить глубину исследования аэрозольного образования и вследствие этого существенно расширить область применимости метода», — говорит Евгений.

На данный момент коллектив, в состав которого входит аспирант, уже провел расчеты энергетических и поляризационных характеристик лидарного сигнала двукратного рассеяния. Здесь же создается лидар (лазерный локатор) многократного рассеяния для того, чтобы на практике апробировать разрабатываемый метод.