The concept of a two-channel infrared lidar for monitoring greenhouse gases in the surface layer of the atmosphere
Abstract
The results of calculating the atmospheric transmission spectrum and modeling lidar signals in the informative range of greenhouse gases (CO2, H2O) sounding on horizontal tropospheric paths using the two-channel infrared lidar system under development are presented. It is shown that the spectral range of operation of the lidar system 4878-4894 cm-1 (2043-2050 nm) is preferable for simultaneous probing of CO2 and H2O. In this range, the level of lidar signals lies in the range of 10-6-10-10 W and exceeds the equivalent power photodetector noise. Based on the results of the calculations, the technical appearance of the developed two-channel infrared lidar system was determined.
- lidar
- atmosphere
- greenhouse gases
- infrared region
Аннотация (на русском)
Концепция двухканального инфракрасного лидара для мониторинга парниковых газов в приземном слое атмосферы
Представлены результаты расчета спектра пропускания атмосферы и моделирования лидарных сигналов в информативном диапазоне зондирования парниковых газов (CO2, H2O) на горизонтальных тропосферных трассах с использованием разрабатываемой двухканальной лидарной системы инфракрасного диапазона. Показано, что предпочтительным для одновременного зондирования CO2 и H2O является спектральный диапазон работы лидарной системы 4878-4894 см-1 (2043-2050 нм), в котором уровень лидарных сигналов лежит в интервале значений 10-6-10-10 Вт и превышает эквивалентную мощность шума фотодетектора. По результатам проведенных расчетов определен технический облик разрабатываемой двухканальной лидарной системы инфракрасного диапазона.
For citation
Yakovlev S.V., Sadovnikov S.A., Kravtsova N.S. The concept of a two-channel infrared lidar for monitoring greenhouse gases in the surface layer of the atmosphere // Journal of Radio Electronics. – 2023. – No. 5. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.5.9
References
- Бобровников С.М., Матвиенко Г.Г., Романовский О.А., Сериков И.Б., Суханов А.Я. Лидарный спектроскопический газоанализ атмосферы. Томск, ИОА СО РАН. 2014. 508 с.
- Григорьевский В.И., Садовников В.П., Элбакидзе А.В. Измерения фоновой концентрации метана дистанционным лидаром на километровых трассах в районе Московской области. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2021. №9. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.9.10
- Platt U., Stutz J. Differential optical absorption spectroscopy. Berlin, Springer-Verlag. 2008. 597 p.
- Межерис Р.М. Лазерное зондирование атмосферы. Москва, Мир. 1987. 550 с.
- Gordon I.E., Rothman L.S., Hargreaves R.J., Hashemi R., Karlovets E.V., Skinner F.M., Conway E.K., Hill C., Kochanov R.V., Tan Y., Wcislo P., Finenko A.A., Nelson K., Bernath P.F., Birk M., Boudon V., Campargue A., Chance K.V., Coustenis A., Drouin B.J., Flaud J.-M., Gamache R.R., Hodges J.T., Jacquemart D., Mlawer E.J., Nikitin A.V., Perevalov V.I., Rotger M., Tennyson J., Toon G.C., Tran H., Tyuterev V.G., Adkins E.M., Baker A., Barbe A., Cane E., Csaszar A.G., Dudaryonok A., Egorov O., Fleisher A.J., Fleurbaey H., Foltynowicz A., Furtenbacher T., Harrison J.J., Hartmann J.-M., Horneman V.-M., Huang X., Karman T., Karns J., Kassi S., Kleiner I., Kofman V., Kwabia-Tchana F., Lavrentieva N.N., Lee T.J., Long D.A., Lukashevskaya A.A., Lyulin O.M., Makhnev V.Yu., Matt W., Massie S.T., Melosso M., Mikhailenko S.N., Mondelain D., Muller H.S.P., Naumenko O.V., Perrin A., Polyansky O.L., Raddaoui E., Raston P.L., Reed Z.D., Rey M., Richard C., Tobias R., Sadiek I., Schwenke D.W., Starikova E., Sung K., Tamassia F., Tashkun S.A., Vander Auwera J., Vasilenko I.A., Vigasin A.A., Villanueva G.L., Vispoel B., Wagner G., Yachmenev A., Yurchenko S.N. The HITRAN2020 Molecular Spectroscopic Database. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 2022. V.277. №107949. P.1-82. https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2021.107949