Лазерный газоанализ атмосферы методом дифференциального поглощения на преобразованных частотах ИК молекулярных лазеров тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ



На правах рукописи

РОМАНОВСКИЙ

Олег Анатольевич

ЛАЗЕРНЫЙ ГАЗОАНАЛИЗ АТМОСФЕРЫ МЕТОДОМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ НА ПРЕОБРАЗОВАННЫХ ЧАСТОТАХ ИК МОЛЕКУЛЯРНЫХ ЛАЗЕРОВ

С Специальность 01 04.05 - оптика)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации «а соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Томск - 1997

Работа выполнена в Институте оптики атмосферы СО РАН

доктор физико-математических наук Зуев Владимир Владимирович

доктор физико-математических наук, профессор

Горчаков Геннадий Ильич кандидат физико-математичсеких наук Мак^пшша Ирина Юрьевна

Ведущая организация: Томский государственный университет

Зашита состоится 6 июня 1997 г.

в 15 часов 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 200.38.01 в Институте оптики атмосферы СО РАН (634055, г. Томск, пр. Академический, 1)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института оптики атмосферы СО РАН

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Автореферат разослан ,5 мая 1997 г. Учены и секретарь диссертационного совета д.ф.-м.н. Веретенников В.В.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы.

Малые газовые составляющие атмосфер!,i (MIC), к числу которых относятся водяной пар, углекислый газ, озон, окислы азота и серы, угарный газ и иелыц ряд других, являются оптически активными компонентами атмосферы и оказывают существенное воздействие на протекание таких атмосферных процессов, как погодообразование, загрязнение продуктами индустриальной деятельности человека, трансформация солнечного излучения, распространение оптических волн. В связи с этим возникает проблема разработки соответствующих методов исследования газового состава атмосферы, обеспечивающих получение данных с. высокой оперативностью и в значительных пространственных масштабах.

Этим требованиям наиболее полно удовлетворяют лазерные методы зондирования газовых компонент атмосферы, использующие следующие спектроскоппчсекие эффекты взаимодействия лазерного излучения с атмосферой как средой: резонансное поглощение, флуоресценция и комбинационное рассеяние. Наибольшим сечением взаимодействия из указанных явлений обладает реотнансное поглощение, что и обуславливает высокую чувствительность лазерного метода дифференциального поглощения (МДП), использующего это явление.

К настоящему времени на практике реализованы лидарные и трассовые измерения концентрации водяного пара (P.M. Счстлэнд, США. 1964; B.F.. Зуев и др., 19S3). озона (Учино и лр.. Япония, 1980), з.жисп .нота (Альтман и др., США, 1980) и целого ряда других МГС атмосферы, однако из-за технической сложности лидарпых систем измерения носят эпизодический характер. В связи с этим ставится проблема повышения эффективности каждого измерения, решение которой возможно путем

минимизации ошибок лияарного зондирования по МДП. Впервые ошибки МДП были проанализированы в работе Счетлэнда, США, 1974, на примере зондирования' профилей влажности с помощью рубинового лазера. В последствии эта проблема анализировалась в работах многих авторов, однако исследования либо носили упрощенный характер, либо ограничивались конкретными параметрами лидаров и линии поглощения.

Разработка эффективных параметрических преобразователей частоты из монокристаллов тройных полупроводников '¿пОеР2 , С£Юе^2 и ЛукЯе;., позволяющих путем генерации гармоник, суммарных и разностных частот излучения ИК молекулярных лазеров практически полностью, с плотностью до 0.001 см~1, перекрыть спектральный диапазон от 2 до 18 мкм, являющийся наиболее информативным с точки зрения лазерного газоанализа по методу дифференциального поглощения, ставит проблему поиска линий поглощения, оптимальных для лазерного зондирования матых газовых составляющих.

Исследованию возможностей зондирования профилей газовых компонент атмосферы посвяшено достаточно много работ, прежде всего Е.В. Броуэлла, Т.Д. Вилкерсона, С.Исмаила и т.д. Однако, эти исследования ограничивались вполне конкретными заранее заданными параметрами лидаров и линий поглощения МГС, а также условиями и схемами зондирования. В средней ИК области спектра таких исследований практически не прводилось. .*

Целью диссертационной работы является выяснение возможностей повышения эффективности лазерного зондирования профилей и усредненных по трассе зондирования концентраций малых газовых составляющих атмосферы методом дифференциального поглощения в различных схемах зондирования, диапазонах спектра, атмосферных и экологических ситуациях на основе численных методов моделирования и экспериментальных исследований.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Впервые лапа количественная оценка влияния сдвига центра линии поглощения угарного rasa давлением воздуха на точность определения высотного профиля коэффициента поглощения.

2. Предложено иснольадвать СО_> лтеры с различной шириной линии лазерного излучения при одночастотной схеме зондирования для определения коннетраиий Mi С лтмосферп

3. Впервые разработана методика поиска информативных хтин волн для лазерного газоанализа по МДП. Определены информативные длины волн зондирования МГС в области нетрадиционных частот излучения С02 лазера, суммарных и разностных частот СО и С02 лазеров.

4. На выбранных с помошыо разработанной методики поиска длинах волн зондирования проведены одновременные комплексные измерения ряда газовых компонент, в том числе угарного гам. закиси и окиси азота в различных атмосферных и экологических ситуациях.

5. Проанализированы возможности лазерного зондирования профилей концентрации HjO и СО на преобразованных частотах излучения ИК молекулярных лазеров с помощью лидаров наземного и бортового базирования.

Достоверность ре »улыатов работы обеспечивается.

- применением в расчетах оптико - метеорологических моделей атмосферы, обоснованных и подтвержденных экспериментальными исследованиями в реальной атмосфере. .

- согласием результатов численного моделирования с экспериментальными данными и рс»у;!ыатам)1 соответствующих теоретических исследовании других авторов;

- экспериментальными исследованиями содержания МГС в атмосфере, проведенными в различных атмосферных и экологических ситуациях и согласующимися с результатами других авторов.

Научное и практическое значение результатов работы.

Приведенные в диссертации результаты позволяют повысить информативность лазерного зондирования МГС по трассовой схеме и дают' основания для поиска оптимальных условий зондирования профилей МГС в реальной атмосфере. Они могут быть использованы для анализа потенциальных возможностей при проектировании новых лидарных систем дифференциального поглощения.

Использование результатов работы.

Полученные в диссертационной работе результаты использованы в Институте оптики атмосферы СО РАН при создании многоцелевого мобильного газоанализатора "Трал", выполнении контрактов с Южной Кореей, хоздоговорных работ и используются при разработке новых типов газоанализаторов и лидарных систем на базе стационарных крупногабаритных телескопов. Они могут быть также использованы при разработке перспективных лидарных систем самолетного и космического базирования.

Основные защищаемые положения:

1. Использование С02 лазеров с различной шириной линии лазерного излучения при одночастогной схеме зондирования позволяет определять в области генерации первой гармоники фоновые концентрации углекислого газа, аммиака и водяного пара, а при зондировании на второй гармонике одновременно определять фоновые концентрации угарного газа и водяного пара, а также при зондировании СО и N0 избежать влияния мешающего поглощения водяного пара.

2. Методика поиска, разработанная на базе предложенных критериев отбора линий поглощения и линий излучения ИК молекулярных лазеров,, позволяет определять информативные длины волн для лазерного зондирования по методу дифференциального поглощения фоновых и надфоновых концентрации малых газовых составляющих атмосферы.

Эффективность методики подтверждена натурными измерениями усредненных по трассе концентраций угарного газа, окиси и закиси азота в различных атмосферных и экологических ситуациях вплоть до их фоновых уровнен.

3. Генератор второй гармоники излучения импульсных С02 лазеров с энергией излучения до 0.1 Дж и частотой повторения до 100 Гц обеспечивает дистанционное зондирование вертикального распределения водяного пара и угарного газа в приграничном слое атмосферы при наземном базировании лидара и выше пограничного слоя при самолетном базировании с пространственным разрешением 250 м.

Апробация результатов работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на III Международной конференции но лазерным наукам (Атлантнк сити, США. 1987), Советско - болгарских семинарах "Лазерные методы и средства для измерения и контроля параметров окружающей среды" (София. НРБ, 1985, Москва, 1987. София, НРБ, 1989), Международной конференции по лазерному и оптическому зондированию (Северный Фхтмос, США, 19S7), Х1П Международной конференции по ылерентной и нелинейной оптике (Минск. 1988). Ш Международной конференции "Тенденции в квантовой электронике" (Бухарест. Румыния. 1988). VIII, IX, X, XI Всесоюзных конференциях по лазерному и акустическому зондированию атмосферы (Томск, 1984, Туапсе, 1986, Томск, 1988. 1992). IX Вавичовскои конференции по когерентной и нелинейной оптике (Новосибирск. 1987). IV Всесоюзном семинаре "Применение лазеров в науке и технике" (Тольятти, 1991), VIII и X Всесоюзном симпомгуме по спектроскопии высокого и сверхвысокого разрешения (Красноярск, 1987, Омск, 1992).

Структура и объем диссертация.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы из 125 наименований и приложения. Содержание

работы изложено на 142 страницах, содержит 10 таблиц и иллюстрируется 27 рисунками.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении показаны актуальность решаемой задачи и состояние проблемы на настоящий момент времени, определены цели диссертационной работы, приведены защищаемые положения, дано описание диссертации. Определяется научная новизна, научная и практическая значимость работы. Отмечается обеспечение достоверности полученных результатов, их использование и апробация.

~ В первой главе проведен анализ физических аспектов газоанализа атмосферы методом дифференциального поглощения.

В первом параграфе приведены физические основы и математический формализм метода дифференциального поглощения и основные характеристики эффективного коэффициента поглощения, рассмотрена упрощенная схема расчета профиля эффективного коэффициента поглощения на эффективной частоте. Приводятся результаты расчетов коэффициентов поглощения атмосферных газов для лазерных источников с различной шириной линии лазерного излучения.

Во втором параграфе проводится анализ систематических ошибок газоанализа атмосферы методом дифференциального поглощения.

Показано, что систематические ошибки зависят от многих факторов, к которым относятся вариации метеопараметров и концентраций исследуемых газов вдоль трассы зондирования, нестабильность спектральных параметров линий лазерного излучения, сдвиг центров линий поглощения давлением воздуха, доплеровское уширение обратно -рассеянных сигналов и другие источники ошибок.

Описаны условия минимизации температурной чувствительности эффективного коэффициента поглощения путем выбора оптимальных значении энергии нижнего вращательного состояния поглощающего перехода.

Отмечено, что использование при лазерном юндировании профиле!! M ГС интенсивных линий поглощения увеличивает погрешности расчета профиля коэффициента поглощения из - за вариаций метеопараметров и концентрации исследуемого газа.

Установлено, что неучет измеренного сдвига линии поглощения Н20 694.38 нм и рассчитанного сдвига линии поглощения СО 2086.322 см"1 давлением воздуха приводит при настройке в центр лоренцевского контура линий поглощения Н.О и СО к ошибкам в десятки процентов. При настройке в центр доплеровского контура ошибки максимальны в приземном слое (2 - 3%) и уменьшаются с высотой.

В третьем параграфе исследуются возможности использования С02 лазеров с различной шириной линии лазерного излучения в зависимости от давления лазерной смеси для газоанализа по МДП при одночастотнон схеме зондирования.

Результаты расчетов иллюстрируются рисунком 1. Из рисунка вилно, чю применение первой гармоники излучения С02 лазеров (рис. 1а) с различной шириной линии излучения позволяет определять фоновые концентрации углекислого газа, аммиака и водяного пара на одной частоте юндирования, причем в случае зондирования СО> в сравнении с обычной схемой двухчастотного МДП нет необходимости в предварительных знаниях о спектральном ходе аэрозольных характеристик атмосферы. При этом использование предложенной методики возможно только для изолированных линий поглощения зондируемых атмосферных газов, что иллюстрируется кривой для озона.

К Л ^

АГэф.см-'апГ1 *эф>см2/г_£эф,см''-атм~'

0,81- СО(2-9 Я18)

°'4-03(30 ррЬ)'\_ \ -

| . .. I . .—|,,|У ■ и «ГТтт»

60 0,6

40 0,4

20 0,2

■ III

10

1

10"3 10"2 Ю'1 Ди,см"' 1П-з

10"1 Ди,см

а

6

Рис. 1 Зависимости эффективного коэффициента поглошенга от

ширины линии излучения С02 лазера в области генерации его первой (а) и второй (б) гармоник для различных газов

Определено, что при измерении на второй гармонике основного изотопа СОг лазера (рис. 16) удается при увеличении давления газовой смеси в случае зондирования СО и N0, с одной стороны, избежать влияния мешающего поглощения водяного пара, а с другой стороны, при зондировании на второй гармонике линии излучения 911(18) С02 лазера с различной шириной спектра излучения возможно одновременное зондирование фоновых концентраций водяного пара и угарного газа.

Во второй главе описывается методика поиска информативных длин волн для зондирования газовых составляющих атмосферы.

В первом параграфе проводится анализ источников лазерного излучения, применяемых в лазерном газоанализе по МДП. Отмечается, что перспективным путем решения проблемы источников когерентного излучения является применение хорошо отработанных и эффективных ИК

молекулярных лазеров, прежде всего СО, и СО лазеров, снабженных набором параметрических преобразователей частоты излучения из монокристаллов тройных полупроводников ZrtGeP2 , CdGcAs2 и TlytsSe; Спектром преобразованных .твухкаекалньшгг преобразователями синтезированных частот излучения даже одного С02 лазера перекрывается диапазон от 2 до 18 мкм, при этом достигается плотное, яо 0 001 см"1, перекрытие этого спектрального диапазона. Такой источник излучения не уступает по возможностям извлечения информации о параметрах атмосферы узкополосным, плавно перестраиваемым по частоте лазерам.

Во втором параграфе рассматривается методика поиска информативных длин волн для газоанализа атмосферы по методу дифференциального поглощения.

Приводится описание предложенных и обоснованных критериев отбора линий по; лощения и линий лазерного излучения, а также алгоритма расчета пропускания атмосферы, использующего особенности практической реализации МДП.

Описывается общая схема работы системы поиска информативных длин волн зондирования и дается пример работы для трассового газоанализа угарного raw по МДП.

В третьем. параграфе проводится сравнение работы автоматизированной системы поиска по разработанной методике с результатами работы программ LPM и SAGDAM. Показано, что для большинства газов роулытпы совпадают.

В третьей главе приводятся результаты поиска информашвных длин волн для газоан;сшза методом дифференциального поглощения в ИК области спектра.

В первом параграфе описываются результаты поиска информативных микроокон прозрачности для зондирования газовых компонент в диапазоне спектра 4.5 - 5.5 мкм. Показано, что применение вторых гармоник и

суммарных частот СОг лазеров позволяет определять фоновые концентрации углекислого и угарного газов, водяного пара, закиси азота и ОСБ.

Во втором параграфе приводяся результаты поиска в области нетрадиционных полос излучения С02 лазера. Рассмотрена возможность

Таблица 1.

Информативные длины волн зондирования газовых компонент атмосферы на преобразованных частотах ИК молекулярных лазеров

Газ Частота Частота Номер АК(\>)ч см"'атм"'

поглощения, излучения, см"1 линии

см"' см"1

СО 2086.322 2086.327 0.005 2.9Р24) 26.59

N0 1929.031 , 1929.041 0.009 2.10Я(7) 5.79

ОСЯ 2074.862 2074.868 0.007 2«9Р(30) 113.93

N2О 2186.002 2185.993 0.009 911(18)+9Я(40) 18.07

со2 2056.703 2056.743 0.039 10К(30)+9Я(14) 0.2319

Н20 2105.781 2105.803 0.022 9Р(6)+9Р(20) 6.37 10"4

Нс1 2775.761 2775.761 0.0 Р(17)+10Р(32) 5.35

НЬг 2661.960 2661.939 0.021 Р(16)+10Р(24) 3.66

N02 2913.159 2913.160 0.001 Р(19)+ 911(20) 5.94

СН4 2927.077 2927.071 0.006 Р(21)+ 9Р(16) 20.95

П2С0 2814.743 2814.731 0.012 Р(17)+10К(14) 9.42

то3 896.281 896.279 0.002 Р(16)-10ГЦ20) 2.13

РНз 935.380 935.406 0.026 Р(16)-10Р(28) 43.99

С2Н2 766.725 766.745 0.020 Р(21)- 9Щ30) 10.43

ЛCN 747.422 747.422 0.017 Р( 9)- 9К( 16) 34.10

применения нетрадиционных полос излучения С02 лазера для зондирования углекислого газа на уровне фона на сверхкоротких трассах и окиси азота без учета мешающего поглощения водяною пара.

В ■ третьем параграфе показаны возможности использования суммарных и разностных частот излучения СО и COj лазеров для определения в атмосфере содержания метана на уровне фоновых концентраций, формальдегида, ацетилена и хлороводорода на уровне 0.01 млн"1, Л'0: , HBr, HCN и НЛО; па уровне 0.1 млн4 и выше, а также фосфина на уровне, большем 1 млн"1.

Результаты поиска информативных длин волн для лазерного газоанализа но МДП ряда газовых компонент пллюстрирутся таблицей 1.

В четвертом параграфе приводятся результаты экспериментальной проверки результативности работы методики поиска информативных длин волн зондирования МГС в различных атмосферных и экологических ситуациях.

При использовании результатов численных расчетов по поиску информативных пин вотн для зондирования МГС разработан модернизированный вариант мобильный вариант трассового газоанализатора, включающий в себя два перестраиваемых СО.. лазера и СО лазер низкого давления и набор преобразователей частоты излучения.

Трассовый газоанализатор был использован для контроля содержания в атмосфере МГС в трех экологических зонах: в сельской горной местности, пригороде промышленного центра и в сильно загрязненном районе промышленного центра.

Результаты измерения фонового содержания МГС показали, что для загрязняющих компонент (аммиак, угарный таз) характерно п\ минимальное содержание в вечерние и ночные часы, коста преобладает ветер с гор. и максимальное в дивные часы при доминирующем ветре со стороны долины, где расположены автодорога и корпуса турбаз. В целом содержание угарного газа находится на уровне фона.

Рис.2 Результаты измерений угарного газа (а) и закиси азота (б) на преобразованных частотах излучения С02 лазера в пригороде промышленного центра

Измерения в пригороде промышленного центра проводились с использованием для контроля СО второй гармоники линии излучения 9Р(24), а для измерения концентрации закиси азота - суммарной частоты линий 911(40) и 911(18) двух С02 лазеров, на основном изотопе и изотопе С'-0'52, соответственно, при этом вторая гармоника линии 911(40) использовалась в качестве референтной частоты.

Результаты измерений показали, что изменение содержания СО и КЮ в значительной мере обусовлено индустриальными выбросами, так как в рабочие дни их концентрация значительно выше, чем в выходные.

Измерения газовых компонент атмосферы в г. Кемерово показали.

что характерным для промышленного центра является появление пиков содержания СО на уровне 0.5 - 0.7 млн"1 и аммиака на уровне 0.1 - 0.2 млн"1 при поступлении на трассу зондирования воздушных масс со стороны мошных хмических производств.

Благодаря повышенному уровню загрязнености в атмосфере промышленного центра удалось простелить суточттт.ттг хо1 концентрации окиси азота. Измерения проводились на второй гармонике линии 10Р(24) С02 лазера на трассе длиной 2.2 км. Для корректного учета мешающего поглощения Н20 проводились одновременные измерения часового хода абсолютной влажности с использованием второй гармоники линии 9 К(18) С02~лазера.

Измерения, проведенные в различных атмосферных и экологических ситуациях, подтвердит оптимальность выбора длин волн для зондирования по МДП фоновых и надфоновых концентраций МГС атмосферы.

В четвертой главе проведено численное моделирование и оценены потенциальные возможности лиларного зондирования МГС атмосферы методом дифференциального поглощения.

В первом параграфе описаны критерии потенциальных возможностей лидарною зондирования МГС атмосферы и характерна ики условий численного моделирования. Приводятся условия численного моделирования (аэрозольные модели, атласы спектральных параметров линий поглощения атмосферных газов, статистические модели температуры и газовых компонент атмосферы).

Во_втором параграфе проведен анализ возможностей лидарных

систем, работающих в средней ИК области спектра как на основных, так и на преобразованных частотах излечения СО, лазеров, применительно к задачам наземного и бортового зондирования атмосферных профилен водяного пара и угарного газа.

Показано, что использование преобразованных частот излучения позволяет достичь 4 км дальности зондирования Н^О и СО при пространственом разрешении 250 м, энергии лазерного излучения до 0.1 Дж и частоте повторения импульсов до 100 Гц для наземного базирования

Рис. 3. Случайные ошибки восстановления профилей водяного пара (кривые 1 и 2) и угарного газа (кривая 3) при самолетном базировании лидара (кривая 1 - высота полета 8 км, кривые 2 и 3 - 6 км).

лидара, а при самолетном базировании с высоты 6 и 8 км зондирование влажности может осуществляться с погрешностями менее 20% на всех высотах зимой и выше 2 - 3 км летом, а зондирование угарного газа до высоты 2 км.

В третьем параграфе определены информативные линии поглощения Н20 различной интенсивности, обеспечивающие необходимую

7

5

7

1

концентрационную чувствительность при зондировании влажности на разных атмосферных высотах. Оценены возможности зондирования стратосферных и тропосферных профилей влажности с борта самолета в области спектра 3 мш.

Восстановление профилей влажности при многоволновом зондировании может осуществляться с ошибками менее 10% и Пространственным разрешением 1 км в высотном интервале (4 - 30) летом и (0 - 30) км зимой.

В четвертом параграфе приведены результаты численных расчетов определения выбросов окислов азота при бортовом базировании лидара. Рассматривались длины волн, определенные по методике поиска. Выбросы моделировались от 0.001 до 10 ГГДК. Определено, что возможна идентификация выбросов для окиси и двуокиси азота на уровне 0.001 ПДК при высоте полета 1 км (уровень ошибок 10%).

В заключении сформулированы основные результаты работы.

В приложении приводятся результаты численного моделирования метеопараметров атмосферы методом дифференциального поглощения в ближней ИК области спектра с помощью метеорологического лидара МЕЛОК на базе лрзера на сапфире с титаном, позволяющего получать генерацию в обтастяч спектра 0.72, 0.76 и 0.94 мкм, где находятся полосы поглощения водяного пара и кислорода.

Исследовались возможности применения определения профилей ме геопараметров двух- и трехчастогной методик зондирования с использованием линии поглощения кислорода и водяного пара, соответственно.

Численнре моделирование проводилось для трех климатичееких зон: тропики, лето средних широт и зима арктических широт. Расчеты показали, что восстановление влажности возможно в диапазоне высот 0-1.8 км. а температуры - 0 - 1.2 км.

3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

' 1. Проведено исследование возможности использования С02 лазеров с различной шириной линии лазерного излучения для газоанализа атмосферы по методу' дифференциального поглощения. Предложена методика измерения газовых компонент атмосферы при одночастотной схеме зондирования.

2. Предложена и разработана методика поиска информативных длин волн для лазерного газоанализа по МДП, позволяющая с минимальными затратами машинного времени определить информативные микроокна прозрачности для зондирования МГС атмосферы.

3. С помощью разработанной методики поиска определены информативные частоты для зондирования фоновых и надфоновых концентраций МГС в области вторых гармоник и суммарных частот излучения С02 лазеров, нетрадиционных полос излучения С02 лазеров, а также сумарных и разностных частот излучения СО и С02 лазеров.

4. Результаты расчетов по поиску информативных длин волн для зондирования МГС по МДП использованы при создании модернизированного варианта трассового газоанализатора на основе С02 и СО лазеров низкого давления и набора преобразователей частоты. Проведены натурные измерения концентраций ряда МГС в различных атмосферных и экологических.

5. Показано, что корректный учет систематических ошибок априорного расчета эффективного коэффициента поглощения дает возможность минимизировать ошибки восстановления профилей концентраций газовых компонент атмосферы пугем выбора спектральных

параметров линий поглощения исследуемых газов л линий лазерного излучения.

6. Установлено, что неуче г измеренного сдвига линии поглощения водяного пара 694.38 нм и рассчитанного сдвига линии поглощения СО 2086 322 см"1 приводит при настройке в центр лоренцевского контура линий поглощения водяного пара и СО к погрешностям, составляющим более 20% па высоте 15 км. При настройке в центр доплеровского контура ошибки максимальны в приземном слое (2 -3%) н убывают с высотой.

7. Показано, что применение вторых гармоник и суммарных частот излучения С02 лазеров в лидарах наземного и бортового базирования позволяет дистанционно определи гь'трпосферные профили концентрации паров воды и угарного газа.

8. Оценены вошожности исследования стратосферных и тропосферных профилей влажности при многоволновом лазерном зондировании в области 3 мкм. Пока юно. что использование преобразованных частот излучения И К молекулярных лазеров дает возможность определения приземных выбросов окислов азота при самолетном базировании лидара.

9. Проведено численное моделирование зондирования метеопараметров в нижней тропосфере методом дифференциального поглощения в ближней ИК области спектра с использованием метеолидара МЫ - 01.

По теме диссертационной работы автором опубликовано 17 статей в центральной и 3 статьи в ¡арубежной печати, сделано 25 докладов на Межреспубликанских и региональных конференциях и совещаниях, 10 докладов на Международных конференциях.

Основные результаты диссертааии опубликованы в следующих работах:

{. Zuev V.V., Ponomarev Yu.N., Solodov A.M., Tikhomirov В A.,'

Romanovsky O.A. Tlie influence of the НЮ absorption line center shift by the air pressure on the profile restitution accuracy of the atmospheric humidity using differential absorption method. - Optics Letters, 1985, V.10, N7, P. 318-320.

2. Зуев В.В., Романовский O.A. Вопросы лидарного зондирования из космоса водяного пара в стратосфере и тропосфере на линиях поглощения Н20 в области 3 мкм. - Исследование Земли из космоса, 1986, 5, с. 9 - 17.

3. Зуев В.В., Романовский О.А. Высотное лазерное зондирование профилей Е1ажнОч.ти и температуры с борта самолета и ИСЗ. - Исследование Земли и: космоса, 1986, № 1, с. 79 - 83.

4. Andreew Yu.M., Geiko P.P., Zuev V.V., Romanovsky O.A. Gas analyzers using C02 laser frequency converters. - Bull, of the Amer. Phys. Soc., 1987, V.32, N 8. P. 1632 -1633.

5. Andreew Yu.M., Geiko P.P., Zuev V.V., Zuev V.E., Romanovsky O.A., Shubin S.F. Advances in gas-analyzers based on IR molecular lasers. - In: Topical nieetii on laser and optical remote sensing : Instrumentation and techniques, Techn. digest. V. 18, 1987, North Falmouth, Mass., P. 152 - 155.

6. Зуев В.В., Романовский О.А. К учету систематических погрешностей в лидарном методе дифференциального поглощения. - Депон. в ВИНИТИ, per. N> 4675 - BS7 от 25.06.87 г.

7. Ачлреев Ю.М., Гейко П.П., Зуев В.В., Романовский О.А. и др. Нетрадиционные полосы излучения CCh лазера в задачах газоаналта атмосферы. - Оптика атмосферы. 19SS. т. 1, № 2. с. 53 - 5S. .

8. Андреев Ю.М., Гейко П.П., Грибенкжов А.И., Зуев В В., Романовский О.А И К параметрические преобразователи частоты в задачах лазерной спектроскопии атмосферы. - Оптика атмосферы, 193S. т. 1. .V« 1 с. 20 - 26.

9. Андреев Ю.М., Г'ейко П.П., Зуев В.В., Романовский O.A. и др. Контроль

газовых загрязнений воздушной Среды с помощью С02 и СО лазеров, снабженных преобразователями частоты. - В кн.' Тезисы докладов XII Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике. 4.2, Минск. ¡Ш. с. 221 - 222.

10. Андреев Ю.М., Зуев В.В., Романовский O.A. Автоматизированная система поиска оптимальных длин вочн лчи лазерного газоанализа методом дифференциального поглощения. 4.1. Методика поиска. - М.: 198S, 32 с. Депон. в ВИНИТИ 25.05.8S, per. Na 4058 - B8S.

11. Андреев Ю.М., Зуев В.В., Романовский O.A. Автоматизированная система поиска оптимальных длин волн для лазерного газоанализа методом дифференциального поглощения. Ч.И. Результаты поиска в области 4.5 - 5.5 мкм. - М: 1988. 29 с. Депон. в ВИНИТИ 25.05.SS, per. >& 4059 - BSS.

12. Зуев В.В., Романовский O.A. Численное моделирование лидарного зондирования газовых компонент атмосферы в средней И К области спектра. Оптика атмосферы, ¡988, т.12. 12. с. 29 - 32.

13. Гейко П П., Романовский O.A., Харченко О.В., Шубин С.Ф. Возможности применения преобразованною по частоте излучения СО и СО2 лазеров для газоанализа атмосферы по методу дифференциального поглощения. ~ М.: 1990, 29 с. Депон. в ВИНИТИ 21.12.90, per. № 6378 - В90.

14. Гейко П.П., Pel tatioBCKitit O.A., Харченко O.B. Возможности.преобразования частоты СО и СО; да ¡еров в монокристалле 1ЬА,ч Sex ЖПС, !f>92. г.5о. .Ni! 5, с. 774 - 780.

15. Зуев В.В., Романовским O.A. Газоанализ атмосферы метолом дифференциального поглощения с помощью СО; лазеров с различной шириной линии лазерного излучения. - Оптика атмосферы и океана. 1995. т.8, № 9, с. 1344 - 1348.

16. Зуев В.В., Матвиенко Г.Г., Романовский O.A., Харченко О.В. Численное моделирование лазерного зондирования температуры и влажности атмосферы методом дифференциального поглощения в ближней ИК области спектра с использованием метеорологичсекого лидара MEJI - 01. -Оптика атмосферы и океана, 1995, т.8, № 9, с. 1344 - 1348.