Atmosfärsmätningar med multifunktionslaser-hösten 2023

Rapporten redovisar mätningar av atmosfärsdämpning med en ögonsäker lidar vid 1,57 µm våglängd. Syftet har varit att visa hur en avståndsmätare kan modifieras för att kunna uppskatta atmosfärens dämpning vid laservåglängden. Via modell-ansatser kan man även uppskatta dämpningen vid andra våglängder. Vid sämre väder (sikt < ca 3 km) är dämpningen relativt konstant för olika optiska våglängder medan för klarare väder så kan empiriska samband användas för våglängdsberoendet. Olika metoder för att estimera atmosfärsdämpningen undersöktes. Mätning mot fasta täckande mål i terrängen (t ex husvägg eller mark) ger möjlighet att uppskatta dämpning liksom att analysera den bakåtspridda signalen som gått genom atmosfären. Med enmålsmetoden jämförs dämpningen mot samma mål vid klart väder mot den som erhållits vid sämre väder. Om man använder två mål och tar kvoten mellan signalerna från dessa kan man uppskatta dämpning i en dynamisk scen, t ex från en flygburen plattform. Det relativa felet i uppskattning av dämpningen kan hållas lågt även om inte målreflektiviteten är känd. För att verifiera rimligheten i uppskattad dämpning från den bakåtspridda lidarsignalen så avlästes lokalt siktvärde vid laserns position från en väderstation. Relation mellan dämpning vid laservåglängden och avläst siktvärde erhölls ur etablerade modellsamband. För horisontella banor jämfördes dämpningen från lidar med den som härletts från det lokala siktvärdet. Korrelationen var relativt god med en uppmätt korrelationskoefficient på 0,76. Uppmätt signalbrusförhållande (SNR) mot fasta mål (husväggar) korrelerade väl mot teoretiskt värde för SNR baserat på uppmätt dämpning från lidar. Korrelationskoefficienten för linjär anpassning blev här 0,77. En korrelationskoefficient nära 0,7 erhölls mellan dämpningen härledd från siktmätaren och de från mätning mot ett mål. En korrelationskoefficient på 0,63 jämfört förelåg mellan enmåls- och tvåmålmetoden. Vidare har metoder att invertera lidarsignalen för att erhålla dämpningsprofilen längs hela strålbanan prövats liksom att åskådliggöra data för sneda banor i en polärplott som visar dämpningens fördelning vid olika elevation (1, 15, 30 samt 45 grader). Sammanfattningsvis visar genomförda mätningar en potential att modifiera laseravståndsmätare så att de kan registrera och bearbeta bakåtspridning i atmosfären. Härigenom kan man uppskatta egna eller fientliga optiska sensorers förmåga även i sneda banor samt under mörker.