Проведено численное моделирование формирования интегрального эхо-сигнала флуоресцентного лидара в морских водах первого оптического типа методом Монте-Карло. Для решения поставленных задач написана программа, особенность которой – в фиксации координат актов неупругого рассеяния. Получены модельные спектры комбинационного рассеяния и интенсивности флуоресценции хлорофилла для трёх концентраций этого пигмента и двух длин волн зондирующего излучения: 355 и 532 нм. Рассчитаны вклады в регистрируемый интегральный сигнал фотонов, приходящих из разных слоёв воды при различных расстояниях от оси лазерного пучка. Впервые выполнена оценка размеров области формирования лидарных эхосигналов неупругого рассеяния. Показано, что основной вклад в принимаемый сигнал вносит область, сконцентрированная вдоль оси зондирующего лазерного пучка. 1. Фадеев В.В. Дистанционное лазерное зондирование фотосинтезирующих организмов // Квантовая электроника. – 1978. – Т. 5, № 10. – С. 2221–2226.
2. Hoge F.E., Swift R.N. Application of the NASA airborne oceanographic lidar to the mapping of chlorophyll and other organic pigments / NASA. Langley Research Center Chesapeake Bay Plume Study, 1981. – 43 p.
3. Reuter R., Diebel D., Hengstermann T. Oceanographic laser remote sensing: measurement of hydrographic fronts in the German Bight and in the Northern Adriatic Sea // International Journal of Remote Sensing. – 1993. – Vol. 14, No. 5. – P. 823–848.
4. Shangguan M., Guo Y., Liao Z. Shipborne single-photon fluorescence oceanic lidar: instrumentation and inversion // Optics Express. – 2024. – Vol. 32, No. 6. – P. 10204–10218. DOI: 10.1364/OE.516523.
5. Глуховец Д.И., Гольдин Ю.А., Гуреев Б.А. Калибровка проточного флуориметра ПФД‑2 / Современные методы и средства океанологических исследований (МСОИ‑2019): Материалы конференции, 2019. – С. 45–48.
6. Jamet C., Ibrahim A., Ahmad Z. [et al.] Going beyond standard ocean color observations: lidar and polarimetry // Frontiers in Marine Science. – 2019. – Vol. 6. – Art. 251. DOI: 10.3389/fmars.2019.00251.
7. Chen S., Chen P., Ding L., Pan D. A new semi-analytical MC model for oceanic LIDAR inelastic signals // Remote Sensing. – 2023. – Vol. 15, No. 3. – P. 684. DOI: 10.1109/tgrs.2024.3515132.
8. Spence D.J., Neimann B.R., Pask H.M. Monte Carlo modelling for elastic and Raman signals in oceanic LiDAR // Optics Express. – 2023. – Vol. 31, No. 8. – P. 12339–12348. DOI: 10.1364/OE.485077.
9. Pelevin V., Zlinszky A., Khimchenko E., Toth V. Ground truth data on chlorophyll-a, chromophoric dissolved organic matter and suspended sediment concentrations in the upper water layer as obtained by LIF lidar at high spatial resolution // International Journal of Remote Sensing. – 2017. – Vol. 38, No. 7. – P. 1967–1982. DOI: 10.1080/01431161.2017.1294779.
10. Ермаков С.М., Михайлов Г.А. Статистическое моделирование. – М.: Наука, 1982. – 296 с.
11. Mobley C.D. Light and Water. Radiative Transfer in Natural Waters. – San Diego: Academic Press, 1994. – 592 p.
12. Maritorena S., Morel A., Gentili B. Determination of the fluorescence quantum yield by oceanic phytoplankton in their natural habitat // Applied Optics. – 2000. – Vol. 39, Is. 36. – P. 6725–6737.
13. Будак В.П., Желтов В.С. Моделирование осветительных установок локальными оценками метода Монте-Карло // Светотехника. – 2009. – № 1. – С. 52–56.
14. Будак В.П., Гримайло А.В. Энергетический расчёт оптических систем: модификация прямого хода метода Монте-Карло // Светотехника. – 2023. – № 4. – С. 82–85.
15. Cornec M., Claustre H., Mignot A. et al. Deep chlorophyll maxima in the global ocean: Occurrences, drivers and characteristics // Global Biogeochemical Cycles. – 2021. – Vol. 35, No. 4. – e2020GB006759.
16. Falkowski P.G., Lin H., Gorbunov M.Y. What limits photosynthetic energy conversion efficiency in nature? Lessons from the oceans // Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. – 2017. – Vol. 372, No. 1730. – 20160376. DOI: 10.1098/rstb.2016.0376.
17. Lin H., Kuzminov F.I., Park J. et al. The fate of photons absorbed by phytoplankton in the global ocean // Science. – 2016. – Vol. 351, No. 6270. – P. 264–267. DOI: 10.1126/science. aab2213.

• Предыдущая статья
• Следующая статья

• морской флуоресцентный лидар
• метод Монте-Карло
• моделирование переноса излучения
• хлорофилл
• комбинационное рассеяние