Ученые представили новый метод дистанционного зондирования атмосферной динамики

Физики из Московского физико-технического института разработали новый метод дистанционного измерения скорости ветра, который может дополнить широко применяемые методы лидарного и радиолокационного зондирования. Работа опубликована в журнале Atmospheric Measurement Techniques.

Измерения скорости ветра критически важны для многих приложений, включая тонкую настройку климатологических и метеорологических моделей для прогноза погоды. Несмотря на прогресс в дистанционном зондировании, измерение движения воздушных масс остается сложной задачей. Большинство данных собирается контактными методами, а спутниковые прямые измерения редки. Новый прибор, созданный учеными, предлагает преимущество по ключевым параметрам: он компактный, недорогой и использует коммерческие компоненты с рынка телекоммуникаций.

Инструмент основан на принципе гетеродинного детектирования, но работает в ближнем инфракрасном диапазоне на длине волны 1,65 микрометра. Он измеряет инфракрасный спектр поглощения атмосферы с ультравысоким спектральным разрешением, что позволяет определять скорость ветра с точностью от 3 до 5 метров в секунду. Для интерпретации измеренных спектров и определения скорости ветра на различных высотах до стратосферы ученые применили специальный алгоритм, решающий обратную задачу на основе классического метода регуляризации Тихонова.

Расчеты позволяют восстановить вертикальный профиль ветра от поверхности до примерно 50 километров. На основе относительно простого и доступного спектрорадиометра в будущем могут быть созданы обширные сети для мониторинга атмосферы. Лаборатория прикладной инфракрасной спектроскопии МФТИ планирует провести наблюдательную кампанию по измерению полярного вихря в стратосфере и концентрации парниковых газов в российской Арктике с помощью нового прибора.