RU2468396C1 - Method of determining atmospheric aerosol concentration in megapolises - Google Patents
Method of determining atmospheric aerosol concentration in megapolises Download PDFInfo
- Publication number
- RU2468396C1 RU2468396C1 RU2011127843/28A RU2011127843A RU2468396C1 RU 2468396 C1 RU2468396 C1 RU 2468396C1 RU 2011127843/28 A RU2011127843/28 A RU 2011127843/28A RU 2011127843 A RU2011127843 A RU 2011127843A RU 2468396 C1 RU2468396 C1 RU 2468396C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concentration
- atmosphere
- gases
- attenuation
- planck
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области экологии, в частности к дистанционным методам мониторинга природных сред, и может найти применение в системах санитарно-эпидемиологического контроля промышленных регионов.The invention relates to the field of ecology, in particular to remote methods for monitoring natural environments, and can find application in systems of sanitary and epidemiological control of industrial regions.
Промышленный прогресс неизбежно связан с увеличением выбросов так называемых «парниковых» газов в атмосферу, являющихся одной из причин глобального изменения климата планеты. Контроль состояния загрязнения атмосферы является составной частью обязанностей государств, подписавших Киотский Протокол по экологическому мониторингу природных сред. Основными видами загрязнений природных сред, подлежащих глобальному мониторингу по ЮНЕП, являются: двуокись углерода CO2, двуокись азота NO2, двуокись серы SO2. При антициклональных условиях в приземном слое происходит накопление аэрозолей как антропогенного характера, так и пылевых дымок от трансграничных переносов глобального характера, концентрация которых составляет сотни ppm.Industrial progress is inevitably associated with an increase in emissions of so-called "greenhouse" gases into the atmosphere, which are one of the causes of global climate change on the planet. Monitoring the state of air pollution is an integral part of the responsibilities of states that have signed the Kyoto Protocol on environmental environmental monitoring. The main types of environmental pollution subject to global monitoring by UNEP are: carbon dioxide CO 2 , nitrogen dioxide NO 2 , sulfur dioxide SO 2 . Under anticyclonal conditions in the surface layer, aerosols of both anthropogenic nature and dust haze accumulate from transboundary global transport, the concentration of which is hundreds of ppm.
Известен способ оценки состояния атмосферы путем расчета индекса ее состояния [см., например, «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий», Общесоюзный нормативный документ, ОНД-86, СССР, Гидрометеоиздат, Ленинград, 1987 г., стр.4-5, а также «Ежегодник состояния загрязнения атмосферы в городах на территории России», под редакцией Э.Ю.Безугловой, ГГО им. А.И.Воейкова, Санкт-Петербург, 1994-1996 гг. - аналог].There is a method of assessing the state of the atmosphere by calculating the index of its state [see, for example, “Methodology for calculating the concentration of harmful substances in atmospheric air contained in emissions of enterprises”, All-Union Normative Document, OND-86, USSR, Gidrometeoizdat, Leningrad, 1987, p. 4-5, as well as the Yearbook of the State of Atmospheric Pollution in Cities on the Territory of Russia, edited by E.Yu. Bezuglova, GGO named after A.I. Voeykova, St. Petersburg, 1994-1996. - analogue].
Обычно индекс состояния рассчитывают для пяти составляющих, определяющих основной вклад в загрязнение атмосферы:Usually, the state index is calculated for five components that determine the main contribution to air pollution:
где mi [мг/м3] - средняя за год концентрация i-го вещества в атмосфере;where m i [mg / m 3 ] is the average annual concentration of the i-th substance in the atmosphere;
CHi [мг/м3] - предельная допустимая санитарная норма концентрации i-го вещества в атмосферном воздухе, согласно ГОСТ;CH i [mg / m 3 ] - the maximum permissible sanitary norm for the concentration of the i-th substance in atmospheric air, according to GOST;
j - показатель степени изоэффективности вредного вещества, равный 0,85, 1, 1,3, 1,5 для веществ, соответственно, IV, III, II и I классов опасности;j is an indicator of the degree of isoeffectiveness of a harmful substance equal to 0.85, 1, 1.3, 1.5 for substances of hazard classes IV, III, II and I, respectively;
ПДК - предельно допустимая концентрация веществ в атмосфере.MPC is the maximum permissible concentration of substances in the atmosphere.
Недостатками известных аналогов являются:The disadvantages of the known analogues are:
- статистическая неустойчивость метода единичных локальных измерений на местности в контрольных точках как таковых;- statistical instability of the method of single local measurements on the ground at control points as such;
- неопределенность выбора самих контрольных точек забора проб и зависимость результата измерений от случайных завихрений атмосферы в точках забора.- the uncertainty of the choice of the control points of sampling and the dependence of the measurement result on random turbulence of the atmosphere at the sampling points.
Известен «Способ определения загрязнения атмосферы мегаполисов», Патент RU №2422859 от 27.06.2011 г. - ближайший аналог. Способ ближайшего аналога включает дистанционное измерение гиперспектрометром спектральной характеристики отраженного светового потока от границы атмосфера-подстилающая поверхность с одновременным получением изображения региона, содержащего контрольные промышленные площадки, в красной полосе 570…670 нм, вычисление средневзвешенного значения длины волны λ и энергии отраженного потока W, определение загрязнения атмосферы по регрессионной зависимости:The well-known "Method for the determination of atmospheric pollution in megacities," Patent RU No. 2422859 from 06/27/2011 - the closest analogue. The closest analogue method involves remote measurement by a hyperspectrometer of the spectral characteristics of the reflected light flux from the atmosphere-underlying surface border with the simultaneous obtaining of an image of a region containing control industrial sites in the red band 570 ... 670 nm, calculation of the weighted average wavelength λ and reflected flux energy W, determination air pollution regression dependence:
qΣ[ПДК]=1,2(λ/λэт)1,5·(Wэт/W)2,6;q Σ [MPC] = 1.2 (λ / λ et ) 1.5 · (W et / W) 2.6 ;
сортировку пикселей изображения по яркости, построение гистограммы их распределения и привязки среднего значения гистограммы к расчетному значению qΣ, расчет абсолютного распределения загрязнения атмосферы по площади региона в виде распределения Рэлея с расчетными числовыми характеристиками, гдеsorting the image pixels by brightness, building a histogram of their distribution and linking the average histogram value to the calculated q Σ value, calculating the absolute distribution of atmospheric pollution over the region in the form of a Rayleigh distribution with calculated numerical characteristics, where
qΣ - среднее значение индекса состояния атмосферы региона, ПДК;q Σ is the average value of the atmospheric index of the region, MPC;
λэт - средневзвешенное значение длины волны эталонного (по Планку) солнечного спектра, равное ~500 нм;λ et - weighted average wavelength of the reference (according to Planck) solar spectrum, equal to ~ 500 nm;
Wэт - энергия эталонного солнечного спектра, нормированного относительно максимума.W et - the energy of the reference solar spectrum, normalized relative to the maximum.
Недостатками ближайшего аналога являются:The disadvantages of the closest analogue are:
- необходимость обязательного присутствия в изображении региона контрольной промышленной площадки для калибровки измерительного тракта;- the need for the mandatory presence in the image of the region of the control industrial site for calibration of the measuring path;
- невозможность раздельной оценки загрязнения атмосферы примесными газами и аэрозолями.- the impossibility of a separate assessment of air pollution by impurity gases and aerosols.
Задача, решаемая заявленным способом, состоит в количественном измерении концентрации аэрозолей в атмосфере путем нахождения разности между интегральным затуханием эталонного (по Планку) солнечного потока, дважды прошедшего атмосферу, и его затуханием при взаимодействии с примесными газами, определяемом по сдвигу средневзвешенной длины волны эталонного спектра.The problem solved by the claimed method consists in quantitatively measuring the concentration of aerosols in the atmosphere by finding the difference between the integral attenuation of a reference (according to Planck) solar flux that has twice passed through the atmosphere and its attenuation when interacting with impurity gases, determined by the shift of the weighted average wavelength of the reference spectrum.
Поставленная задача решается тем, что способ определения концентрации аэрозолей в атмосфере мегаполисов включает зондирование атмосферы гиперспектрометром, установленным на космическом носителе, расчет суммарной концентрации загрязнителей в процентах [%]Σ по отношению суммарного ΔWΣ затухания эталонного, по Планку, светового потока, дважды прошедшего атмосферу к его затуханию ΔW(O2) в полосе поглощения кислорода О2, концентрация которого в атмосфере составляет 21%; [%]Σ=21%·ΔWΣ/W(O2), вычисление относительного сдвига (λ/λэт) средневзвешенной длины волны эталонного, по Планку, солнечного потока, расчет, по эмпирической зависимости, концентрации примесных газов [%]газов в атмосфере по вычисленному относительному сдвигу (λ/λэт), определение разности Δ[%]=[%]Σ-[%]газов между суммарной концентрацией примесей и концентрацией газов и отождествление полученной разности Δ[%] с концентрацией аэрозолей на зондируемой трассе.The problem is solved in that the method for determining the concentration of aerosols in the atmosphere of megacities involves sensing the atmosphere with a hyperspectrometer mounted on a space carrier, calculating the total concentration of pollutants in percent [%] Σ with respect to the total attenuation ΔW Σ of the standard attenuation, according to Planck, of the light flux that has twice passed through the atmosphere to its attenuation ΔW (O 2 ) in the oxygen absorption band of O 2 , the concentration of which in the atmosphere is 21%; [%] Σ = 21% · ΔW Σ / W (O 2 ), calculation of the relative shift (λ / λ et ) of the average wavelength of the reference, according to Planck, solar flux, calculation, according to the empirical dependence, the concentration of impurity gases [%] gases in the atmosphere from the calculated relative shift (λ / λ et ), determining the difference Δ [%] = [%] Σ - [%] of gases between the total concentration of impurities and the concentration of gases and identifying the resulting difference Δ [%] with the concentration of aerosols on the probed path .
Изобретение поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:
фиг.1 - эталонный (по Планку) солнечный спектр (1), его сдвиг и поглощение (2) в атмосфере мегаполисов;figure 1 - reference (according to Planck) solar spectrum (1), its shift and absorption (2) in the atmosphere of megacities;
фиг.2 - метод измерений затухания светового потока, дважды прошедшего атмосферу;figure 2 - method of measuring the attenuation of the light flux, twice passed through the atmosphere;
фиг.3 - полоса поглощения (пропускания) солнечного потока кислородом атмосферы, выбранная в качестве эталона;figure 3 - absorption band (transmission) of the solar stream with atmospheric oxygen, selected as a reference;
фиг.4 - взаимодействие фотонов солнечного потока с молекулами примесных газов;figure 4 - the interaction of photons of the solar stream with molecules of impurity gases;
фиг.5 - зависимость относительного сдвига средневзвешенной длины волны солнечного спектра от концентрации (ПДК) примесных газов;figure 5 - dependence of the relative shift of the average wavelength of the solar spectrum on the concentration (MPC) of impurity gases;
фиг.6 - семейство расчетных реализации концентрации аэрозолей в атмосфере на зондируемой трассе;6 is a family of calculated implementation of the concentration of aerosols in the atmosphere on the probed track;
фиг.7 - функциональная схема устройства, реализующего способ.7 is a functional diagram of a device that implements the method.
Техническая сущность способа состоит в следующем.The technical essence of the method is as follows.
С математической точки зрения для однозначного решения задачи количество измеряемых величин должно быть равно числу неизвестных. В заявленном способе концентрацию аэрозолей определяют через разность интегрального затухания светового потока и его затухания, вызываемого только примесными газами. Следовательно, необходимо использовать два независимых метода измерений двух параметров, базирующихся на различных физических принципах. На аэрозолях световой поток затухает в результате диффузного рассеивания. Затухание светового потока на примесных газах обусловлено резонансным поглощением энергии и флуоресцентным переизлучением поглощенной энергии. В соответствии с законом Стокса переизлучение энергии молекулами всегда происходит на большой длине волны, т.е. в результате взаимодействия светового потока с молекулами примесных газов наблюдается сдвиг солнечного спектра в длинноволновую (красную) область. Таким образом, селектируемыми (измеряемыми) параметрами, обеспечивающими однозначность решаемой задачи, являются: интегральное затухание светового потока и сдвиг спектра в красную область видимого диапазона.From a mathematical point of view, for a unique solution to the problem, the number of measured quantities should be equal to the number of unknowns. In the claimed method, the concentration of aerosols is determined through the difference between the integral attenuation of the light flux and its attenuation caused only by impurity gases. Therefore, it is necessary to use two independent methods for measuring two parameters based on different physical principles. On aerosols, the light flux decays as a result of diffuse scattering. The attenuation of the light flux on impurity gases is due to resonant absorption of energy and fluorescence re-emission of absorbed energy. In accordance with the Stokes law, re-emission of energy by molecules always occurs at a large wavelength, i.e. as a result of the interaction of the light flux with molecules of impurity gases, a shift of the solar spectrum to the long-wave (red) region is observed. Thus, the selectable (measured) parameters that ensure the uniqueness of the problem being solved are: the integral damping of the light flux and the shift of the spectrum to the red region of the visible range.
Недостатком методов дистанционного зондирования является их зависимость от условий съемки (угла визирования, высоты Солнца, времени года, суток). Это требует эталонной калибровки тракта измерений. В известных аналогах калибровку тракта спектрометрических измерений осуществляют путем эталона яркости, освещенного Солнцем, выполненного в виде молочно-матовой пластины из стекла МС-14, устанавливаемой вблизи входной щели спектрометра. В заявленном способе в качестве эталонной используют функцию солнечного спектра I(λ). Эталонная функция солнечного спектра, нормированная относительно максимальной интенсивности, иллюстрируется графиком фиг.1. Метод измерений интегрального затухания светового потока по трассе распространения, дважды прошедшего атмосферу, иллюстрируется графиком фиг.2.A disadvantage of remote sensing methods is their dependence on the shooting conditions (viewing angle, solar height, season, day). This requires a reference calibration of the measurement path. In known analogues, the calibration of the spectrometric measurement path is carried out by means of a brightness standard illuminated by the Sun, made in the form of a milky matte plate made of MS-14 glass, installed near the entrance slit of the spectrometer. In the claimed method, the function of the solar spectrum I (λ) is used as a reference. The reference function of the solar spectrum, normalized to the maximum intensity, is illustrated in the graph of FIG. 1. The method of measuring the integral attenuation of the light flux along the propagation path that has twice passed through the atmosphere is illustrated in the graph of FIG. 2.
Атмосфера Земли содержит известный состав газов: азот - 78%, кислород - 21%, аргон - 0,9%, в незначительных долях процента углекислый газ, водород, гелий, неон и другие газы [см. «Советский энциклопедический словарь» под редакцией А.М.Прохорова, 4-е издание, Сов. Энциклопедия, 1989 г., Атмосфера, стр.86]. Из опытов Кирхгофа известно, что непрерывный солнечный спектр, проходя через газовую среду, становится линейчатым, в нем появляются темные линии или полосы поглощения. Одноатомные газы имеют линейчатый спектр поглощения, совпадающий по положению спектральных линий со спектром испускания. В заявленном способе измерение интегрального поглощения осуществляют на основе анализа поглощения светового луча, дважды прошедшего атмосферу, во всем видимом диапазоне путем сравнения с поглощением луча в спектральной полосе кислорода (O2), концентрация которого в атмосфере считается известной. Способ спектрометрических измерений светового потока, дважды прошедшего атмосферу, иллюстрируется рисунком фиг.2.The Earth’s atmosphere contains a known composition of gases: nitrogen - 78%, oxygen - 21%, argon - 0.9%, in small percentages carbon dioxide, hydrogen, helium, neon and other gases [see “Soviet Encyclopedic Dictionary” edited by A.M. Prokhorov, 4th edition, Sov. Encyclopedia, 1989, Atmosphere, p. 86]. It is known from Kirchhoff’s experiments that the continuous solar spectrum, passing through the gaseous medium, becomes ruled, dark lines or absorption bands appear in it. Monatomic gases have a linear absorption spectrum that coincides in the position of the spectral lines with the emission spectrum. In the claimed method, the measurement of integral absorption is carried out on the basis of an analysis of the absorption of a light beam that has twice passed through the atmosphere in the entire visible range by comparison with the absorption of the beam in the spectral band of oxygen (O 2 ), the concentration of which in the atmosphere is known. The method of spectrometric measurements of the light flux that has twice passed through the atmosphere is illustrated in the figure of FIG. 2.
Энергию затухания светового потока за счет поглощения вредными примесями по трассе распространения, дважды прошедшего атмосферу, рассчитывают из соотношений:The attenuation energy of the light flux due to absorption by harmful impurities along the propagation path that has twice passed through the atmosphere is calculated from the ratios:
ΔWΣ=Wэтал-Wсиг(измерение);ΔW Σ = W etal -W whitefish (measurement);
Затухание сигнала в полосе поглощения кислорода O2 соответственно:The signal attenuation in the oxygen absorption band O 2, respectively:
ΔW(O2)=Wэтал-Wсиг(B полосе O2);ΔW (O 2 ) = W etal -W whitefish (B band O 2 );
Откуда интегральная концентрация примесей в атмосфере (с учетом того, что интегральное затухание пропорционально интегральной концентрации):Where does the integral concentration of impurities in the atmosphere come from (given the fact that the integral attenuation is proportional to the integral concentration):
[%]Σ=21%(O2)·ΔWΣ/W(O2); (*)[%] Σ = 21% (O 2 ) · ΔW Σ / W (O 2 ); ( * )
Энергия одного кванта (по квантовой теории Планка) w=hν, где h - постоянная Планка, ν - частота. Поскольку длина волны λ=c/ν (с - скорость света), то энергия кванта: . Полную эталонную энергию светового потока вычисляют по соотношению Рэлея [см., например, Заездный В.М., «Основы расчетов по статистической радиотехнике», Связь-издат, М, 1964 г., стр.93-94]:The energy of one quantum (according to Planck's quantum theory) w = hν, where h is the Planck constant, ν is the frequency. Since the wavelength λ = c / ν (c is the speed of light), then the quantum energy: . The full reference energy of the luminous flux is calculated by the Rayleigh ratio [see, for example, Zayezdny VM, “Fundamentals of calculations on statistical radio engineering”, Svyaz-publ, M, 1964, pp. 93-94]:
, ,
где I(λi) - амплитуда эталонного сигнала на спектральной линии λi;where I (λ i ) is the amplitude of the reference signal on the spectral line λ i ;
n - количество спектральных линий в полосе затухания, на которых проводят измерения вредных примесей.n is the number of spectral lines in the attenuation band on which harmful impurities are measured.
Устойчивость результата измерений независимого от систематических ошибок, высоты Солнца, азимута зондирования, коэффициента отражения от подстилающей поверхности достигается также использованием метода отношений приращений измеряемых величин (формула*).The stability of the measurement result, independent of systematic errors, the height of the Sun, the azimuth of sounding, the reflection coefficient from the underlying surface, is also achieved using the method of ratios of increments of measured values (formula * ).
С учетом изложенного, приоритетное значение приобретает правильный выбор спектральной полосы поглощения для кислорода (O2). На графиках фиг.3 представлена полоса поглощения кислорода, используемая в качестве эталона сравнения при измерениях. Затухание сигнала на вредных примесях измеряют на всех спектральных составляющих видимого диапазона.Based on the foregoing, priority is given to the correct choice of the spectral absorption band for oxygen (O 2 ). The graphs of figure 3 shows the oxygen absorption band used as a reference standard for measurements. Signal attenuation on harmful impurities is measured on all spectral components of the visible range.
В качестве второго независимого параметра измеряют сдвиг солнечного спектра в длинноволновую область. Взаимодействие солнечного излучения с антропогенными частицами происходит на молекулярном уровне. При сталкивании фотонов светового потока с молекулами газов происходит передача квантов энергии (hυ*) молекулам, которые переходят в возбужденное состояние. Взаимодействие светового потока с молекулами смогов иллюстрируется фиг.4. При всех видах возможного взаимодействия светового потока с молекулами смогов над мегаполисами, как то: поглощение, рассеяние, флуоресцентное переизлучение - интегральный эффект состоит в смещении спектра видимого диапазона в его длинноволновую часть (красная область), [см., например, Р.Межерис, Лазерное дистанционное зондирование, перевод с англ., Мир, М, 1987 г., стр.124, табл.3.4 Волновые числа комбинационного сдвига на длине волны 337,1 нм]. Ниже представлены некоторые извлечения из данной Таблицы для некоторых примесных молекул смогов.As a second independent parameter, the shift of the solar spectrum to the long-wavelength region is measured. The interaction of solar radiation with anthropogenic particles occurs at the molecular level. When photons of the light flux collide with gas molecules, energy quanta (hυ * ) are transferred to the molecules, which transform into an excited state. The interaction of the light flux with the smog molecules is illustrated in Fig.4. For all types of possible interaction of the light flux with smog molecules over megacities, such as absorption, scattering, and fluorescence re-emission, the integral effect is to shift the spectrum of the visible range to its long-wavelength part (red region), [see, for example, R. Mežeris, Laser remote sensing, translation from English, Mir, M, 1987, p. 124, table 3.4 Wave numbers of the Raman shift at a wavelength of 337.1 nm]. Below are some extracts from this Table for some impurity smog molecules.
В результате комбинационного рассеяния солнечного света происходит перераспределение энергии между спектральными составляющими видимого диапазона, а регистрируемое спектральное изображение антропогенно загрязненных участков приобретает преимущественно красноватый или темно-вишневый оттенок. Интегральный эффект взаимодействия фотонов светового потока с молекулами смогов состоят в сдвиге спектра видимого диапазона в длинноволновую (красную) область.As a result of the Raman scattering of sunlight, energy is redistributed between the spectral components of the visible range, and the recorded spectral image of anthropogenically contaminated sites acquires a predominantly reddish or dark cherry hue. The integral effect of the interaction of photons of the light flux with smog molecules consists in shifting the spectrum of the visible range to the long-wave (red) region.
Количественным параметром такого смещения служит средневзвешенная длина волны λср отраженного потока, исчисляемая как:The quantitative parameter of such a displacement is the weighted average wavelength λ sr of the reflected flow, calculated as:
Средневзвешенное значение длины волны делит площадь под фиг.1 пополам. Средневзвешенная длина волны эталонного (по Планку) спектра составляет λэт≈500 нм. В зависимости от мощности смогов (ПДК) относительное смещение достигает λ/λэт≈1,1…1,4, как это иллюстрируется графиком фиг.5. По вычисленному сдвигу средневзвешенной длины волны и графику фиг.5 определяют загрязнение атмосферы примесными газами (q). Основные примесные газы, подлежащие глобальному мониторингу по ЮНЕП: СО2, NO2, SO2 - имеют примерно равный молярный вес. Известно, что один моль любого газа занимает объем, равный 22,4 л. Это позволяет получить робастную оценку концентрации примесных газов аналитически из соотношения:The weighted average wavelength divides the area under figure 1 in half. The weighted average wavelength of the reference (according to Planck) spectrum is λ et ≈500 nm. Depending on the smog power (MPC), the relative displacement reaches λ / λ fl ≈1.1 ... 1.4, as illustrated in the graph of FIG. 5. The calculated shift of the weighted average wavelength and the graph of figure 5 determine the pollution of the atmosphere by impurity gases (q). The main impurity gases subject to global monitoring by UNEP: СО 2 , NO 2 , SO 2 - have approximately equal molar weight. It is known that one mole of any gas occupies a volume of 22.4 liters. This allows you to get a robust estimate of the concentration of impurity gases analytically from the relationship:
Конкретные расчетные величины приведены в примере реализации.Specific calculated values are given in an example implementation.
Пример реализации способа.An example implementation of the method.
Заявленный способ может быть реализован по схеме фиг.7. Функциональная схема устройства содержит космический аппарат (КА) наблюдения 1, типа «Ресурс». На космическом аппарате установлен гиперспектрометр 2 (типа «Астрогон»). Трассовую покадровую съемку запланированных регионов 3 осуществляют по командам от бортового комплекса управления (БКУ) 4 из Центра управления полетом (ЦУП) 5 по радиолинии командного управления 6. Результаты измерений записываются в буферное запоминающее устройство 7 и по командам БКУ, в зонах радиовидимости КА с наземных пунктов, сбрасываются по мобильному каналу связи 8 на пункты приема информации (ППИ) 9. После предварительной обработки кадров по служебным признакам (номер витка, время съемки, координаты участка) на средствах 10 информацию передают в Центр тематической обработки 11, где через устройство ввода 12 она вводится в ПЭВМ 13 в стандартном наборе элементов: процессор 14, винчестер 15, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 16, дисплей 17, принтер 18, клавиатура 19. Результаты измерений концентрации примесных газов по трассе полета КА выводятся на сервер 20 сети Интернет.The claimed method can be implemented according to the scheme of Fig.7. Functional diagram of the device contains a spacecraft (SC)
Гиперспектрометр «Астрогон-1» имеет несколько параллельных спектральных каналов в видимом, в том числе и в ближнем инфракрасном диапазоне 0,9-1,6 мкм, со спектральным разрешением от 1,5 до 50 нм, разрядностью квантования 12 бит и углом поля зрения 0,11° [см., например, «Малый космический аппарат «Вулкан-Астрогон» с гиперспектрометром высокого разрешения», Инженерная записка, РАКА, НИИЭМ, НТЦ «Реагент», стр.8-10].The Astrogon-1 hyperspectrometer has several parallel spectral channels in the visible, including in the near infrared range of 0.9-1.6 μm, with a spectral resolution of 1.5 to 50 nm, a quantization resolution of 12 bits, and a field of view angle 0.11 ° [see, for example, “Vulkan-Astrogon Small Spacecraft with a high-resolution hyperspectrometer”, Engineering Note, RAKA, NIIEM, STC “Reagent”, pp. 8-10].
При исходных данных тракта зондирования в полосе поглощения кислорода эталонной (по Планку) функции солнечного спектра (фиг.1 (1)) и его сдвига (фиг.1 (2)), зависимости q газов от относительного сдвига спектра (λ/λэт) фиг.5, расчетные значения оцениваемых параметров представлены табл.1.With the initial data of the sensing path in the oxygen absorption band of the reference (according to Planck) function of the solar spectrum (Fig. 1 (1)) and its shift (Fig. 1 (2)), the dependence of q gases on the relative shift of the spectrum (λ / λ et ) figure 5, the calculated values of the estimated parameters are presented in table 1.
Графики расчетных значений концентрации аэрозолей иллюстрируются фиг.6.Graphs of the calculated values of the concentration of aerosols are illustrated in Fig.6.
Эффективность способа характеризуется возможностью раздельного измерения в атмосфере примесных газов и аэрозолей по единой технологии спектрометрических измерений при снятии требований одновременного измерения контрольных площадок. Последнее позволяет проводить трассовые измерения загрязнения атмосферы в глобальном масштабе на любом освещенном участке орбиты космического носителя.The effectiveness of the method is characterized by the possibility of separate measurement in the atmosphere of impurity gases and aerosols according to a single spectrometric measurement technology while removing the requirements for the simultaneous measurement of control sites. The latter allows trace measurements of atmospheric pollution on a global scale on any illuminated portion of the orbit of a space carrier.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011127843/28A RU2468396C1 (en) | 2011-07-07 | 2011-07-07 | Method of determining atmospheric aerosol concentration in megapolises |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011127843/28A RU2468396C1 (en) | 2011-07-07 | 2011-07-07 | Method of determining atmospheric aerosol concentration in megapolises |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2468396C1 true RU2468396C1 (en) | 2012-11-27 |
Family
ID=49254993
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011127843/28A RU2468396C1 (en) | 2011-07-07 | 2011-07-07 | Method of determining atmospheric aerosol concentration in megapolises |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2468396C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105158210A (en) * | 2015-08-31 | 2015-12-16 | 中国科学技术大学 | Method and system for measuring atmospheric aerosol mass vertical conveying flux |
RU2586939C1 (en) * | 2015-04-24 | 2016-06-10 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга "АЭРОКОСМОС" (НИИ "АЭРОКОСМОС") | Method of determining index of state of atmosphere for anthropogenic pollution sources |
RU2613841C1 (en) * | 2016-01-29 | 2017-03-21 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга "АЭРОКОСМОС" (НИИ "АЭРОКОСМОС") | Concentration measurement system of greenhouses gases into atmosphere |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1529908A1 (en) * | 1988-02-19 | 1995-11-20 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Молекулярной Биологии | Method of determination of sizes and concentration of aerosol particles |
RU69266U1 (en) * | 2007-07-24 | 2007-12-10 | Институт оптики атмосферы Сибирское Отделение Российской Академии Наук | AUTOMATED SYSTEM OF OPERATIONAL CONTROL OF THE AIR POOL OF THE CITY |
CA2639677A1 (en) * | 2008-09-16 | 2010-03-16 | Gilles Roy | Standoff determination of the size and concentration of low concentration aerosols |
EP2191882A2 (en) * | 2008-11-26 | 2010-06-02 | caverion GmbH | Method and device for calculating the separation level and/or carrying out a paint test in a filter assembly |
RU2422859C1 (en) * | 2010-01-11 | 2011-06-27 | Государственное учреждение "Научный центр проблем аэрокосмического мониторинга" - ЦПАМ "АЭРОКОСМОС" | Method of determining megapolis air pollution |
-
2011
- 2011-07-07 RU RU2011127843/28A patent/RU2468396C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1529908A1 (en) * | 1988-02-19 | 1995-11-20 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Молекулярной Биологии | Method of determination of sizes and concentration of aerosol particles |
RU69266U1 (en) * | 2007-07-24 | 2007-12-10 | Институт оптики атмосферы Сибирское Отделение Российской Академии Наук | AUTOMATED SYSTEM OF OPERATIONAL CONTROL OF THE AIR POOL OF THE CITY |
CA2639677A1 (en) * | 2008-09-16 | 2010-03-16 | Gilles Roy | Standoff determination of the size and concentration of low concentration aerosols |
EP2191882A2 (en) * | 2008-11-26 | 2010-06-02 | caverion GmbH | Method and device for calculating the separation level and/or carrying out a paint test in a filter assembly |
RU2422859C1 (en) * | 2010-01-11 | 2011-06-27 | Государственное учреждение "Научный центр проблем аэрокосмического мониторинга" - ЦПАМ "АЭРОКОСМОС" | Method of determining megapolis air pollution |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2586939C1 (en) * | 2015-04-24 | 2016-06-10 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга "АЭРОКОСМОС" (НИИ "АЭРОКОСМОС") | Method of determining index of state of atmosphere for anthropogenic pollution sources |
CN105158210A (en) * | 2015-08-31 | 2015-12-16 | 中国科学技术大学 | Method and system for measuring atmospheric aerosol mass vertical conveying flux |
CN105158210B (en) * | 2015-08-31 | 2018-01-30 | 中国科学技术大学 | A kind of measuring method and system of atmospheric aerosol quality vertical transport flux |
RU2613841C1 (en) * | 2016-01-29 | 2017-03-21 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга "АЭРОКОСМОС" (НИИ "АЭРОКОСМОС") | Concentration measurement system of greenhouses gases into atmosphere |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hains et al. | Testing and improving OMI DOMINO tropospheric NO2 using observations from the DANDELIONS and INTEX‐B validation campaigns | |
Mona et al. | Lidar measurements for desert dust characterization: an overview | |
Elias et al. | Measuring SO2 emission rates at Kīlauea Volcano, Hawaii, using an array of upward-looking UV spectrometers, 2014–2017 | |
Müller et al. | Comparison of optical and microphysical properties of pure Saharan mineral dust observed with AERONET Sun photometer, Raman lidar, and in situ instruments during SAMUM 2006 | |
Wandinger | Raman lidar | |
Johnson et al. | Physical and optical properties of mineral dust aerosol measured by aircraft during the GERBILS campaign | |
Shilling et al. | Aircraft observations of the chemical composition and aging of aerosol in the Manaus urban plume during GoAmazon 2014/5 | |
Liu et al. | Transport, vertical structure and radiative properties of dust events in southeast China determined from ground and space sensors | |
Hanumanthu et al. | Strong day-to-day variability of the Asian Tropopause Aerosol Layer (ATAL) in August 2016 at the Himalayan foothills | |
Veselovskii et al. | Variability in lidar-derived particle properties over West Africa due to changes in absorption: towards an understanding | |
Wang et al. | A rapid method to derive horizontal distributions of trace gases and aerosols near the surface using multi-axis differential optical absorption spectroscopy | |
Takegawa et al. | Variability of submicron aerosol observed at a rural site in Beijing in the summer of 2006 | |
Wu et al. | Assessment of CALIPSO attenuated backscatter and aerosol retrievals with a combined ground-based multi-wavelength lidar and sunphotometer measurement | |
Gong et al. | Measurements for profiles of aerosol extinction coeffcient, backscatter coeffcient, and lidar ratio over Wuhan in China with Raman/Mie lidar | |
Jayaraman et al. | Spatial variations in aerosol characteristics and regional radiative forcing over India: Measurements and modeling of 2004 road campaign experiment | |
Merlaud et al. | Airborne DOAS measurements in Arctic: vertical distributions of aerosol extinction coefficient and NO 2 concentration. | |
RU2422859C1 (en) | Method of determining megapolis air pollution | |
RU2468396C1 (en) | Method of determining atmospheric aerosol concentration in megapolises | |
Whiteman et al. | Demonstration measurements of water vapor, cirrus clouds, and carbon dioxide using a high-performance Raman lidar | |
RU2460059C1 (en) | Method of determining megapolis air pollution with harmful gases | |
RU2586939C1 (en) | Method of determining index of state of atmosphere for anthropogenic pollution sources | |
Melamed et al. | Measuring reactive nitrogen emissions from point sources using visible spectroscopy from aircraft | |
Friedeburg et al. | Multi-axis-DOAS measurements of NO2 during the BAB II motorway emission campaign | |
RU2422807C1 (en) | Method of determining concentration of atmospheric carbon dioxide | |
Yan et al. | Comparison of SO 2 column retrievals from BRD and DOAS algorithms |