Статистическое моделирование процессов переноса широкополосного излучения в проблеме лидарного зондирования

ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Выполненные на основе строгого радиационного подхода оценки спектральной интенсивности лазерно-индуцируемой флуоресценции в схеме лидарного зондирования растительного покрова показали, что простой эмпирический подход к контролю концентрации хлорофилла, основанный на измерении отношения /685 //735 может приводить к существенно смещенным результатам. Установлено, что причиной этого смещения могут… Читать ещё >

Статистическое моделирование процессов переноса широкополосного излучения в проблеме лидарного зондирования (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

Глава I. Оценка эффективности флуоресцентных методов 10 дистанционного зондирования биоаэрозоля в атмосфере
- 1. 1. Уравнение переноса широкополосного излучения
- 1. 2. Особенности статистического моделирования
- 1. 3. Оптическая модель флуоресцентного канала зондирования
- 1. 4. Результаты модельных оценок
Выводы к главе I
Глава II. Оптическая модель листа
- 2. 1. Морфология двудольного листа
- 2. 2. Обзор радиационных моделей листа
- 2. 3. Микрофизическая модель листа
- 2. 4. Оценка параметров светорассеяния
- 2. 5. Математическая модель переноса излучения в листе
- 2. 6. Результаты расчётов радиационных характеристик
Выводы к главе II
Глава III. ЛИФ растительного покрова
- 3. 1. Оптическая модель растительного покрова
- 3. 2. Математическая модель переноса излучения 59 ЛИФ в растительном покрове с учётом реабсорбции
- 3. 3. Решение системы уравнений переноса методом 61 Монте-Карло
- 3. 4. Особенности алгоритма статистического моделирования 62 реабсорбции ЛИФ
- 3. 5. Результаты модельных оценок
Выводы к главе III
Глава IV. Применение эксиплексных источников спонтанного излучения для задач атмосферной оптики и флуоресцентной спектроскопии дисперсных сред
- 4. 1. Эксиплексные источники спонтанного излучения
- 4. 2. Эксилампы, как перспективные источники в системах спектроскопического зондирования
  - 4. 2. 1. Сочетание методов DOAS с принципами лидарного 77 зондирования
  - 4. 2. 2. Уравнение лазерной локации для широкополосного 81 излучения
  - 4. 2. 3. Генетический алгоритм
  - 4. 2. 4. Численный эксперимент по широкополосному 86 лидарному зондированию малых газовых примесей в атмосфере 4.3 Эксиплексные лампы как новый инструмент флуоресцентной спектроскопии
Выводы к главе IV

Диссертация посвящена статистическому моделированию переноса широкополосного излучения, возникающего в естественных дисперсных средах за счет спонтанной флуоресценции, в частности, индуцируемой лазерным излучением. Актуальность проблемы обусловлена тем, что лазерно-индуцируемая флуоресценция (ЛИФ) дает основу для создания эффективных средств дистанционного обнаружения и идентификации широкого класса молекулярных соединений, в том числе опасных для окружающей среды [12]. Следует отметить, что в фотохимии, фотобиологии методы флуоресцентной спектроскопии, заложенные еще Лаковичсм, давно и успешно используются. Первые успешные эксперименты по лидарному зондированию на основе ЛИФ были описаны в работах Кондратьева и Позднякова по контролю содержания фитопланктона в приповерхностном слое водоемов [16−18]. Одни из первых измерений ЛИФ растительного покрова были выполнены в Институте оптики атмосферы Гришиным А. И. и Матвиенко Г. Г. Попытки диагностики биогенного аэрозоля в тропосфере на первых этапах оказались несостоятельными [19]. Это дало основание ряду авторов сделать заключение о не перспективности использования флуоресцентных лидаров для дистанционного зондирования [6]. В настоящее время появление нового поколения источников [22, 23] и новой техники стимулирования ЛИФ [24, 25], а так же возросшие возможности приема открывает заново возможности флуоресцентных лидаров в атмосферно-оптических исследованиях [26]. Это и мониторинг растительного покрова планеты, который содержит широкий комплекс активных, реагирующих на процессы метаболизма. [27, 28], и чрезвычайно актуальная проблема реализации эффективных дистанционных методов обнаружения и идентификации биоаэрозолей опасных для здоровья человека (споры, бактерии, вирусы и пр.). Как показывают лабораторные in-situ измерения [29, 30], ЛИФ обеспечивает наивысшую чувствительность по отношению к другим методам. На настоящий момент лидарные измерения в реальных атмосферных условиях пока ограничены короткими трассами [31, 32]. Эти ограничения связаны не только с малой спектральной интенсивностью ЛИФ, но и с трудностями корректной интерпретации получаемых спектров. Дело в том, что спектры ЛИФ от класса протеинов и даже живых микроорганизмов часто имеют подобный качественный характер. Более того, на протяженных атмосферных трассах, например, в вертолетной системе зондирования [33], спектры ЛИФ имеют тенденцию к искажению и сглаживанию, за счет интерференции и многократного рассеяния в окружающем естественном аэрозоле. Технически эти трудности преодолеваются путем использования «pump-and-probe» метода [24, 25], мультиспектральной флуоресценции [34], многофотонной ЛИФ [35], эффекта насыщения флуоресценции [36], высокочастотной амплитудной модуляции ЛИФ [37]. В методическом плане хорошие перспективы связываются с применением алгоритмов искусственных нейронных сетей [38, 39]. Однако, как отмечается в [38] точность классификации и распознавания искомых образов (флуорофоров) существенно зависит от погрешности обрабатываемой информации.

В этой связи, в данной работе предпринята попытка оценить пределы возможной трансформации типовых спектров ЛИФ в условиях реальных атмосферных трасс зондирования. Оценки были выполнены на основе решения системы нестационарных уравнений переноса методом Монте-Карло. Комплексный характер поставленной проблемы определил круг задач и вопросов, составляющих содержание работы:

Целью диссертационной работы является развитие методологии статистического моделирования для решения класса задач переноса широкополосного излучения в дисперсных средах, возникающих при лидарном зондировании атмосферы и растительного покрова.

Для достижения сформулированной цели были решены следующие задачи.

1. Исследование пространственно-временных и спектральных характеристик сигналов флуоресцентного лидара в аэрозольной атмосфере, содержащей органические примеси, на основе численного решения системы взаимосвязанных уравнений переноса излучения ЛИФ методом Монте-Карло.

2. Обоснование микрофизической модели растительного листа как локального объема дисперсной среды и построение его оценочной оптической модели.

3. Численное исследование функциональных взаимосвязей оптических характеристик листа с его биофизическим состоянием как базовых критериев для развития количественных методов дистанционного зондирования.

4. Численное исследование пространственно-временных и спектральных характеристик сигналов флуоресцентного лидара в растительном покрове как мультифазной дисперсной среде.

5. Разработка и программная реализация новых алгоритмов статистического моделирования для оценки возможного влияния процессов реабсорбции ЛИФ в объеме листа на спектральные характеристики флуоресцентного лидара.

6. Проведение совместного лабораторного и виртуального эксперимента в целях валидации разработанной оптической модели листа и нового алгоритма учета реабсорбции ЛИФ.

7. Оценка потенциальных возможностей эксиплексных ламп, как нового поколения континуальных источников УФ излучения, в задачах флуоресцентной и абсорбционной спектроскопии.

Научная новизна работы может быть кратко сформулирована следующим образом.

1. Для решения задачи формирования и радиационного переноса широкополосного излучения лазерно-индуцируемой флуоресценции с учетом процессов реабсорбции впервые в теории переноса оптического излучения предложена и реализована методология численного решения (в рамках метода Монте-Карло) системы взаимосвязанных нестационарных уравнений переноса, содержащих функции источников указанных процессов.

2. Предложена новая оптическая модель растительного листа как мультифазной дисперсной системы, содержащей протоплазму, пузырьки воздуха и биологические микроэлементы, способные к активной ЛИФ.

3. Развита новая концепция радиационной модели растительного покрова, включающая листву не как стохастический набор дискретных плоских отражателей (в традиционных моделях), а как стохастическую систему локальных, случайно ориентированных дисперсных образований.

4. Впервые предложена и обоснована перспективность использования новых эксиплексных источников континуального УФ излучения в задачах атмосферной флуоресцентной и абсорбционной спектроскопии.

Научная и практическая значимость работы.

Работа выполнена в рамках программ фундаментальных исследований «Развитие поляризационных, доплеровских, флуоресцентных и рамановских технологий лидарного мониторинга атмосферы и подстилающей поверхности» и «Развитие физических основ дистанционных методов и создание на их основе новых приборов для диагностики газово-аэрозольных эмиссий из литои гидросферы и при антропогенном воздействии на биоту». Результаты работы расширяют возможности флуоресцентных методов лидарного зондирования атмосферы и растительного покрова, определяют границы их применимости в условиях активных помех многократного рассеяния. Результаты работы нашли практическое приложение при выполнении грантов РФФИ № 09−01−698, 09−500 738, 09−07−477, 07−01−5 509, гос. контракта 2006;РИ-26.0./001/193, хоз. договорных НИР «Аксис-ИОА», «Фантом», «Лидар», «Космос-лидар-Т». По четвертой главе диссертации практическая значимость подтверждается двумя Российскими патентами: Патент Ru 2 281 581 С1 приоритет 23.12.2004 и патент RU 42 694 U1 приоритет 21.07.2004.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Предложенная методология численного решения (в рамках метода Монте-Карло) системы взаимосвязанных нестационарных уравнений переноса широкополосного оптического излучения позволяет эффективно решать задачу формирования и искажения спектров ЛИФ, используемых для лидарной диагностики органических соединений в реальной атмосфере. Показано, что в экстремальных условиях низкой прозрачности атмосферы помеха многократного рассеяния существенно искажает спектр ЛИФ исследуемых органических соединений, приводя к его смещению в сине-голубую часть спектра.

2. Оценочная оптическая модель растительного листа, как мультифазной системы, включающей три агрегатных составляющих дисперсной среды, позволяет более адекватно оценить особенности формирования радиационного режима в объеме листа, включая эмиссию флуоресценции. Установлено, что определяющую роль в формировании радиационных потоков в объеме двудольного листа играют гранулы хлорофилла со средними размерами 0,12 — 0,2 мкм и хлоропласты (1,5 — 2,0 мкм).

3. Влияние относительного содержания хлорофиллов (а и Ь), каротиноидов и других органических пигментов в паренхиме листа неоднозначно отражается на поведении спектров ЛИФ, ввиду сложных процессов радиационного обмена, среди которых определяющее место занимает процесс реабсорбции, играющей важную роль в формировании результирующих спектров флуоресценции. Учет эффектов реабсорбции потребовал дальнейшего расширения исходной системы уравнений переноса и соответствующей модификации ряда базовых алгоритмов метода Монте-Карло.

4. Улучшенная концепция радиационной модели растительного покрова, включающая листву не как стохастический набор дискретных плоских отражателей (в традиционных моделях), а как стохастическую систему локальных, случайно ориентированных дисперсных образований, позволяет естественным образом включить в схему статистического моделирования физические механизмы возникновения и трансформации ЛИФ в объеме листа.

5. Функциональные возможности атмосферной флуоресцентной и абсорбционной спектроскопии могут быть существенно расширены в область глубокого ультрафиолета, где расположены полосы поглощения многих патогенных атмосферных примесей, за счет использования новых источников некогерентного континуального излучения — эксиплексных ламп. Результаты совмещенного виртуального и лабораторного на основе ХеС1-эксилампы экспериментов подтверждают этот вывод.

Личный вклад автора.

Результаты, представленные в работе, получены при непосредственном участии автора, либо самостоятельноучаствовал в постановке задачи и обсуждении результатов, самостоятельно выполнял программную реализацию алгоритмов, участвовал в написании статей и подготовке докладов. Результаты в главе 4 по разделам 4.2.2, 4.2.3, 4.2.4 получены, А .Я. Сухановым.

Публикации.

Основные результаты по теме диссертационной работы опубликованы в виде 18 статей в центральных отечественных и зарубежных журналах, 8 тезисов докладов на российских и международных конференциях, 2 российских патентов.

Апробация результатов.

Результаты исследований докладывались на VII, VIII Международных конференциях «Импульсные лазеры на переходах атомов и молекул» (Томск, 2005, 2007 г.), XVI международном симпозиуме «Газовый разряд и его применения» (Xi'an, China 2006 г.), XIII рабочей группе «Аэрозоли Сибири» (Томск 2006 г.), XIV и XV международных симпозиумах «Оптика атмосферы и океана» (Томск 2006, 2007 г.), III всероссийской конференции «Взаимодействие высококонцентрированных потоков энергии с материалами в перспективных технологиях и медицине» (Новосибирск 2009 г.).

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. В ней содержится 112 страниц машинописного текста, 34 рисунка, 1 таблица и 167 ссылок на литературные источники.

Выводы к главе IV.

1. Результаты замкнутого численного эксперимента по лазерному зондированию атмосферы показали перспективность использования гибридной технологии LIDAR-DOAS для контроля малых газовых примесей в тропосферном слое, если использовать в качестве излучателя импульсную XeCl эксилампу. Приведенные количественные оценки, выполненные с помощью нового стохастического алгоритма генетического поиска, подтверждают возможность дистанционного контроля и локализации опасных антропогенных выбросов токсичных газов с пространственным разрешением не хуже 1 км до высоты тропопаузы.

2. Оценка сигналов обратного рассеяния с высоким спектральным разрешением на основе нестационарного уравнения переноса требует применения прецизионных алгоритмов расчетов. В теории методов Монте-Карло таким алгоритмом считается метод локальной оценки потоков. Сочетание этого алгоритма с высокоточным расчетом функций пропускания атмосферных газов, дает возможность строгого количественного прогноза эффективноеги разрабатываемых лидарных систем мониторинга окружающей среды.

3. Показано, что эффективным источником, индуцирующий процесс спонтанной флуоресценции фотосистемы листа, может служить континуум УФ — излучения эксиплексных ламп. Расчетные оценки выполненные методом Монте — Карло, подтверждают, что основной причиной трансформации спектра эмиссии индуцируемой флуоресценции при прохождении объема листа являются npoxieccbI реабсорбции.

Заключение

1. Строгая постановка задачи лидарного зондирования атмосферы на основе явления ЛИФ требует обоснования и решения системы взаимосвязанных уравнений переноса (УП) излучения, включая базовое УП, регламентирующее распространение лазерного импульса в среде на известной длине волны генерации Я и УП излучения спонтанной флуоресценции, справедливого в ограниченной континуальной области Я' е Л, Я' > Я.

2. Предложенная система взаимосвязанных уравнений переноса радиации, дает формальное основание для численного анализа широкого круга спектроскопических эффектов, сопровождающих распространение лазерного излучения в окружающей среде.

3. Эффективным методом численного решения возникающей системы интегральных УП в граничных условиях, отражающих геометрию реального эксперимента, является метод Монте-Карло, при определенной модификации структурной схемы статистического моделирования.

4. Модельные оценки для спектра OPzN показали, что в экстремальных условиях низкой прозрачности атмосферы влияние многократного рассеяния излучения способно привести, как показывают результаты статистического моделирования к заметным искажениям спектра ЛИФ исследуемых органических соединений, что может привести к их ошибочной идентификации.

5. На примере спектра ЛИФ индола были показаны возможные последствия регистрации широкоугольными приемниками. Было обнаружено уничтожающее влияние многократного рассеяния на форму регистрируемого спектра ЛИФ в случае широких углов поля зрения детектора. Показано, что в условиях реальных атмосферных трасс зондирования необходимо учитывать влияние как оптической плотности окружающей среды так так и средств приема сигнала.

6. Предложена новая концепция оптической модели листа основанная на решении задачи восстановления функции распределения частиц по размерам из экспериментального спектра поглощения листа. В результате решения обратной задачи было установлено, что оптически активная фракция частиц мезофилла имеет 2-х модальную структуру. Средний радиус частиц первой моды rs -0.15 мкмэта величина находится в области значений размеров частиц хлорофилла.

Вторая мода имеет максимум в области г,"2.0 мкм, что характерно для размеров хлоропласта в представлении эквивалентными сферами. Третья дополнительная мода — воздушные пузырьки с rb ~ 9.5 мкм не вносят существенного вклада в спектр поглощения и включены в модель нижнего слоя листа (пористая паренхима).

7. Проведенные численные расчеты радиационных характеристик растительного листа на основе предложенной концепция оптической модели для различной концентрации светопоглощающих пигментов (хлорофилла a, b и каротинов), а так же для разных толщин листа при сравнении показали хорошее совпадение расчетных кривых с известными экспериментальными данными.

8. Практическое приложение настоящей работы связано с актуальной задачей дистанционного зондирования растительного покрова. Представленный в работе подход к моделированию распространения излучения в сильнопоглощающих и сильнорасеивающих средах может таюке быть успешно применен к задачам оптической диагностики в биологии, медицине, коллоидной химии и д.р.

9. Предложенная система взаимосвязанных уравнений переноса радиации, дает формальное основание для численного анализа широкого круга спектроскопических эффектов, сопровождающих распространение лазерного излучения в окружающей среде. В том числе и явлении реабсорбции лазерно-индуцируемой флуоресценции, неизбежно возникающей в плотных дисперсных средах, содержащих два и более флуорофоров.

10.Развита новая концепция оптической модели растительного покрова, трактующая лист не как отдельный рассеивающий элемент, а как локальный объём мультифазной среды со сложной полидисперсной структурой. Выполнена модификация алгоритмов метода Монте-Карло, позволившая имитировать процессы флуоресценции и реабсорбции. Проведены тестовые расчеты, показавшие адекватность предложенного подхода.

11. Выполненные на основе строгого радиационного подхода оценки спектральной интенсивности лазерно-индуцируемой флуоресценции в схеме лидарного зондирования растительного покрова показали, что простой эмпирический подход к контролю концентрации хлорофилла, основанный на измерении отношения /685 //735 может приводить к существенно смещенным результатам. Установлено, что причиной этого смещения могут быть процессы реабсорбции ЛИФ и многократного рассеяния, приводящие к значительной трансформации спектров флуоресценции, особенно в ближнем ИК диапазоне длин волн.

12.Результаты замкнутого численного эксперимента по лазерному зондированию атмосферы показали перспективность использования гибридной технологии LIDAR-DOAS для контроля малых газовых примесей в тропосферном слое, если использовать в качестве излучателя импульсную XeCl эксилампу.

13.Оценка сигналов обратного рассеяния с высоким спектральным разрешением на основе нестационарного уравнения переноса требует применения прецизионных алгоритмов расчетов. В теории методов Монте-Карло таким алгоритмом считается метод локальной оценки потоков. Сочетание этого алгоритма с высокоточным расчетом функций пропускания атмосферных газов, выполненное в данной работе, дает возможность строгого количественного прогноза эффективности разрабатываемых лидарных систем мониторинга окружающей среды.

14.Показано, что эффективным источником, индуцирующий процесс спонтанной флуоресценции фотосистемы листа, может служить континуум УФ — излучения эксиплексных ламп. Расчетные оценки выполненные методом Монте — Карло, подтверждают, что основной причиной трансформации спектра эмиссии индуцируемой флуоресценции при прохождении объема листа являются процессы реабсорбции.

Показать весь текст

Список литературы

М., Каввкянов С. И., Крекова М. М. Интерпретация сигналов оптического зондирования атмосферы. Новосибирск: Наука, 1987. 185 с.
Поздняков Д.В., Лясковский А. В., Грассл X, Петтерсон Л. Численное моделирование трансспектральных процессов (ТП) взаимодействия света с водной средой // Исследование Земли из космоса. 2000. № 5. С. 3−15.
Sathyendranath S., Piatt Т. / Ocean-color model incorporating transspectral processes // Appl. Opt. 1998. V. 37. P. 2216−2227.
Melfi S.H. Remote measurement of the atmosphere using Raman scattering // Appl. Opt. 1972. V. 11. P. 1605−1610.
Whiteman D.N. Examination of traditional Raman lidar technicue // Appl.Opt. 2003. V. 42. P.2571−2608.
Межерис P. Лазерное дистанционное зондирование. Москва: Мир, 1987. 550 с
Gelbwachs J., Dirnhaum М. Fluorescence of atmospheric aerosol and lidar implications // Appl. Opt. 1973. V. 12. P. 2442−2447.
Fry E.S., Emery Y., Quart X., Katz J. W. Accuracy limitations on Brillouin lidar measurements of temperature and sound speed in the ocean // Appl. Opt. 1997.V. 36. P. 6887−6894.
Mishina E.D., Misurgaev Т. V., Nikulin A.A., NovakV.R., Rasing Th, Aktsipetrov O.A. Hyper-rayleigh scattering from Langmuir films of Сбо and its derivatives // J. Opt. Soc. Am 1999. B/V. 16. P. 1692−1696
Chance K.V., Spurr J.D. Ring effect studies: Rayleigh scattering including molecular parameters for rotational Raman scattering, and Fraunhofer spectrum // Appl. Opt. 1997. V. 36. P. 5224−5229.
Креков Г. М., Крекова M.M., Статистическое моделирование трансспектральных процессов при лазерном зондировании окружающей среды: I. Рамановское рассеяние. // Оптика атмосферы и океана. 2004 г. Т. 17, № 10, 845−853 с.
Topics in Fluorescence Spectroscopy. Vol. 5. Nonlinear and Two-Photons-Induced Fluorescence. Ed. by. R. Lacovicz. Kluver Acad. Pub. N.-Y. 2002, 551 p.
Harriman A. Photophysical processes in condensed phases // Photochemistry, 2001, V.32, 15−46 p.
Liu C.H., Das B.B., Glassman W.L., Tang G.C. Raman, fluorescence and time-resolved light scattering as optical diagnostic techniques to separate diseased and normal biomedical media//J. Photochem. Photobiol., 1992, V.16, 187−209 p.
Tuchin V.V. Tissue Optics: Light scattering methods and instruments for medical diagnosis. Bellingham. SPIE Opt. Engng. Press, 2000, 315 p.
Кондратьев К.Я., Поздняков Д. В. Оптические свойства природных вод и дистанционное зондирование фитопланктона. JL, Наука, 1988, 183 с.
Hoge F.E., Swift R.N. Absolute tracer dye concentration using airborne laser -induced water Raman backscatter. // App. Optics, 1981, V.20, 1191−1201 p.
Bristow M., Nielson D., Bundy D" Furtek R. Use of water Raman emission to correct airborne laser fluorosensor data for effects of water optical attenuation // Appl. Optics, 1981, V.20, 2889−2906 p.
Gelbwach J., Birnbaum M. Fluorescence of atmospheric aerosols and lidar implication. // Appl. Optics, 1973, V.12, 2442−2447 p.
Brinksma E.J., Mijer Y.J., McDermid 1С. First lidar observations of mesospheric hydroxyl// Geophys. Res. Lett. 1998, V.21, 51 54 p.
Yeh S.-D., Browell E.V. Shuttle lidar fluorescence investigation. 1.: Analysis of Na and К measurements // Appl. Optics, 1982, V.21, 2365−23 274 p.
Lidar: Range Resolved Optical Remote Sensing of the Atmospheric. Ed. by Claus Weitkamp, Springer Science + Business Media Inc., Singapore, 2005, 451 p.
Rairoux P., Schillinger H., Niedermeier S., Rodrigues M., Ronneberger F. Remote sensing of the atmosphere using ultrashort laser pulses // Appl. Phys., 2000, V.71, 573−580 p.
Buehler Ch, Dong C.Y., So P.T.C., French Т., Gratton E. Time-resolved polarization imaging by pump-probe (stimulated emission) fluorescence microscopy. //Biophys. Journ., 2000, V.79, 536−549 p.
Clericetti A. Calpini В., Durieux E., Van Bergh H. Pump-and-probe lidar for in-situ probing of atmospheric chemistry. // Proc. SPIE, 1992, V.1714, 291−302 p.
Chehalyuk A.M., Hoge F.E., Wright C. W., Swift R.N., Yungel J.K. Airborne test of laser pump-and-probe technique for assessment of phytoplankton photochemical characteristics // Photosynth. Res. 2000, V.66, 45−56 p.
Gunter K.P., Dahn H.-G., Ludeker W. Remote sensing vegetation status by laser-induced fluorescence // Remote Sens. Environm., 1994, V.47, 10−17 p.
Ounis A., Cerovic Z.G., Briantais J.M., Moya I. Dual-excitation FLIDAR for the estimation of epidermal UV absorption in leaves and canopies // Remote Sens. Environm., 2001, V.76, 33−48 p.
Kaye P.H., Barton J.E., Hivst E., Clare J.M. Simultaneous light scattering and intrinsic fluorescence measurement for the classification of airborne particles // Appl. Optics, 2000, V.39, 3738−3745 p.
Hill S.C., Pinnick R.G., Niles S" Fell N.F., Pan Y., Bottiger J., Bronk B.V., Holler S. Fluorescence from airborne microparticles: dependence of size, concentration fluorophorus, and illumination intensity // Appl. Optics, 2002, Y.41, 4432 p.
Saito Y., Kanoh М., Hatake К., Kawahara Т., Nomura A. Investigation laser-induced fluorescence of several natural leaves for application to lidar vegetation monitoring. // APP1-Optics, 1998, Y.37, 431−437 p.
Balichenko S., Dudelzak A., Poryvkina L. Laser remote sensing of coastal and terrestrial pollution by FLS-LIDAR // EARSel e Procidings, 2004, V.3, 1−7 p.
Gray P.C., Shokair I.R., Rosental S.E., Tisone G.C., Wagner Y.S., Rigdon L. D-Distinguishability of biological material by use of ultraviolet multispectral fluorescence H Appl. Optics, 1998, V.37, 6037−6041 p.
Cristesen S., Merrow C., DeSha M., Wong A. UV fluorescence lidar detection of bioaerosols // SPIE 2004, V. 2222, 228 237 p.
Fadeev V.V., Dolenko T.A., Filippova E.V., Chubarov V.V. Saturation spectroscopy as a method for determining the photophysical parameters of complicated organic compounds H Optic Coramun, 1999, V.166, 25−33 p.
Shreiberg U. Detection of rapid induction kinetics with a new type of high frequency modulated chlorophyll fluorometer // Photosynthesis Research, 1986, V.9, 261−272 p.
Доленко C.A., Гердова И. В., Доленко T.A., Фадеев В. В. Лазерная флуоресценция смесей сложных органических соединений с использованием искусственных нейронных сет^и //Квант, электроника, 2001, Т.31, 834−838 с.
Moshon ?>., Vrindts Е., Ketelaere В., BaerdemaekJ., Ramon Н. A neural network based plan* classifier// Computers and Electronic in Agriculture, 2001, V.31, 5−16 p.
Chandrasekhar S. Radiative transfer//N.Y., Dover, 1960, 395 p.
Monte Carlo Method in atmospheric Optics / Ed by G.I. Marchuk. Berlin- Heidelberg^ Springer-Verlag, 1980. 206 p.
Фано У., Спенсер JI., Бергер М. Перенос гамма излучения. М.: Госатомиздат, 1963,284с.
Computing Method in Reactor Physics / Ed. by H. Greenspan, Gordon and Breach Sci. Publ-* N.Y.-London-Paris, 1972, 372 p.
Матвиенко Г. Г., Веретенников В. В., Креков Г. М., Крекова, М.М. Дистанционное зондирование атмосферных аэрозолей с использованием фемтосекундного лидара белого света // Оптика атмосферы и океана. 2003. Т. 16. № 12. С. 1107−1115.
Келих С. Молекулярная нелинейная оптика. М.: Наука, 1981. 672 с.
Зуев В.Е., Креков Г. М. Оптические модели атмосферы. Л. Гидрометеоиздат, 1986,256с.
Haltrin V.I., Kattawar G. W. Self- consistent solution to the equation transfer with elastic and inelastic scattering in oceanic optics. I. Model.// Appl. Opt., 1993, V. 32, P.5356−5367
Креков Г. М., Шаманаева Л. Г. Статистические оценки спектральной яркости сумеречной земной атмосферы. Сб. «Атмосферная оптика.» М. Наука, 1974, с. 180−186
Грибов Л.А., Ковнер М. А. Вибронные спекры и интенсивности в спектрах КР сложных молекул // Журнал прикл. Спектр. 1986, т.45, № 5, с.721−737.
Лоудои Р. Квантовая теория света. М., Мир, 1976, 488с.
Gordon H.R. The diffuse reflectance of the ocean: The theory of its augmentation by chlorophyll a fluorescence at 685 nm // Appl. Opt. 1979, V. 18, P. 1161−1166
Preisendorfer R. IV., Mobley C.D. Theory of fluorescent irradiance fields in natural waters // J. Geophys. Res. 1988, V. 93D, P.10 831−10 855
Hoge F.E. Beam attenuation coefficient retrieval by inversion airborne lidar-induced chromophoric dissolved organic matter fluorescence. I. Theory // Appl. Opt. 2006, V. 45, P.2344−2351
Davison B. Neutron Transport Theory. Clarendon, Oxford, 1957, P.255−284
Иванов В.В. Перенос излучения и спектры небесных тел, М., Наука, 1969, 472с.
Лакович Дж. Основы флуоресцентной спектроскопии, М., Мир, 1986, 496с.
Gumbel J., Witt G. Monte Carlo studies of the resonance fluorescence technique for atmospheric atomic oxygen measurements II J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 1997, V. 58, P.1−17
Schroeder M., Barth II., Reuter R. Effect of inelastic scattering on underwater daylight in the ocean: model evaluation, validation, and first resalts // Appl. Opt. 2003, V. 42, P.4244−4260
Paithakar D.Y., Chen A.U., Pogue B.W., Patterson M.S., Sevick-Muraca E.M. Imaging of fluorescent yield and lifetime from multiple scattered light reemitted from random media // Appl. Opt. 1997, V. 36, P.2260−2272
Forster Т. Zwischenmoleculare Enerqiewanderund und Fluoreszenz // Ann. Phys. 1948, B. 2, P.55−75
Agranovich V.M., Galanin M.D. Electronic Excitation Energy Transfer in Condensed Matter, North-Holland, New York, 1982, 382p.
Chew H. MeNulty P.J., Kerker M. Model for Raman and fluorescent scattering by molecules embedded in small particles // Phys. Rew. Lett. 2000, V.85, №.1, P.54−57
ОкабеХ. Фотохимия малых молекул, М., Мир, 1981, 300с.
Креков Г. М,. Крекова М. М Статистическое моделирование трансспектральных процессов при лазерном зондировании окружающей среды. 2. Лазерно-индуцированная флуоресценция // Оптика атмосферы и океана. 2007. Т.20. № 2.С. 148 153
Кондратьев К.Я., Козодёров В. В., Федченко 77.77. Аэрокосмические исследования почв и растительного покрова. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 230 с.
Verstraete М.М. Retrieving canopy properties from remote sensing measurements // Imaging Spectrometry — a Tool for Environmental Observation. Spinger Netherlands, 1994. P. 109 123.
Kumar L., Schmidt K., Dury S., Skidmore A. Imaging spectrometry and vegetation science // Imagine Spectrometry. Netherlands: Kluver Academic Publ. 2001. P. 111−155.
Chen Z, Ren J., Gong P., Zhang M. Monitoring and management of agriculture with remote sensing // Advances in Land Remote Sensing. Spinger Netherlands, 2008. P. 397−421.
Merzlyak M.N., Gitelson A.A., Chivkunova О. V., Solovchenko A.E., and Pogosyan S.I. Application of reflectance spectroscopy for analysis of higher plant pigment // Russian Journal of Plant Physiology, V. 50, N. 5, 2003, P. 704−710.
Blackburn G.A. Hyperspectral remote sensing of plant pigments // Journal of Experimental Botany, 2007, V. 58, N.4, P. 855−867.
Sims D.A., Gamon J.A. Relationships between leaf pigment content and spectral reflectance across a wide range of species, leaf structures and developmental stages // Remote Sensing of Environment, 2002, V. 81, P. 337−354.
Pinter P.J., Hatfield J.L., Schepers J.S., Barnes E.M., Moran M.S., Daughtry C.S.T., and Upchurch D.R. Remote Sensing for Crop Management // Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, June 2003, V. 69, N. 6, P. 647−664.
Seager S., Turner E., Shafer J., Ford E. Vegetation’s red edge: A possible spectroscopic biosegnature of extraterrestrial plants // Astrobiology, 5(3), P. 372−390.
Yamada N. and Fujimura S. Nondestructive measurement of chlorophyll pigment content in plant leaves from three-color reflectance and transmittance // Applied optics, 1991, V. 30, N. 27, P. 3964−3973.
Mastroberti A. and Mariath J. Leaf anatomy of Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntze (Araucariaceae) // Revista Brasil. Bot., 2003, V. 26, N. 3, P. 343−353.
Бердиик В.В., Мухамедяров Р. Д. Перенос излучения в листьях растений // Оптика и спектроскопия, 2001, Т. 90, N. 4, С. 652−663.
Kasperbauer M.J. and Hamilton J.L. Chloroplast structure and starch grain accumulation in leaves that received different red and far-red levels during development // Plant Physiology, 1984, V. 74, P. 967−970.
Willstaetter A. and Stoll K. Untersuchungen uber die assimilation der Kohlensaure, Verlag-Springer, 1918, P. 122−127.
Sinclair T.R., Schreiber M.M. and Hoffer R.M. Diffuse reflectance hypothesis for the pathway of solar radiation through leaves // Agronomy Journal, 1973, V. 65, P. 276−283.
Ustin S.L., Jacquemoud S. and Govaerts Y.M. Simulation of photon transport in a three-dimensional leaf: implications for photosynthesis // Plant, Cell and Environment, 2001, V.24, P. 1095−1103.
Baranoski G.V.G. Modeling the interaction of infrared radiation (750 to 2500 nm) with bifacial and unifacial plants leaves // Remote Sensing of Environment, 2006, V. 100, P. 335 347.
Allen W.N., Gausman H.W. and Richardson A.J. Mean effective optical constant of cotton leaves // Journal of the Optical Society of America, 1970, V.60, P. 542−547.
Fukshansky L., Fukshansky-Kazarinova N. and von Remisovsky A.M. Estimation of optical parameters in a living tissue by solving the inverse problem of the multiflux radiative transfer //Applied Optics, 1991, V. 30, N. 22, P. 3145−3153.
Jacquemoud S. and Baret F. PROSPECT: a model of leaf optical properties spectra // Remote Sensing of Environment, 1990, V. 34, P. 75−91.
Jacquemoud S., Ustin S.L., Verdebout J., Schmuck G., Andreoli G. and Hosgood B. Estimating leaf biochemistry using the PROSPECT leaf optical properties model. // Remote Sensing of Environment, 1996, V. 56, P. 194−202.
Jacquemoud S., Bacour C., Poilve H. and Frangi J.-P. Comparison of four radiative transfer models to simulate plant canopies reflectance Direct and inverse mode // Remote Sensing of Environment, 2000, V. 74, P. 471−481.
Ma Q" Ishimaru A., Phu P., Kuga Y. Transmission, reflection, and depolarization of an optical wave for a single leaf // IEEE Trans, on Geosci. and Remote Sensing, 1990, V. 28, N. 5, P. 865−872.
Ganapol B.D., Johnson L.F., HammerP.D., Hlavka C.A. and Peterson D.L. LEAFMOD: a new within-leaf radiative transfer model // Remote Sensing of Environment, 1998, V. 63, N. 2, P. 182−193.
Dunn A.K. Modeling of light scattering from inhomogeneous biological cells // A. Hoekstra etal. (eds.), Optics of Biological Particles, Berlin: Springer, 2007, P. 19−29.
Ouirantes A., Bernard S. Light-scattering methods for modeling algal particles as a collection of coated and/or nonspherical scatterers // Journal of Quantit. Spectroscopy & Radiative Transfer. 2006, V. 100, P. 315−324.
Quirantes A., Bernard S. Light scattering by marine algae: two-layer spherical and nonspherical models // Journal of Quantit. Spectroscopy & Radiative Transfer, 2004, V. 89, P. 311−321.
Havemann S., Baran A.J. Calculation of the phase matrix elements of elongated hexagonal ice columns using the T-Matrix method // Journal of Quantit. Spectroscopy & Radiative Transfer, 2004, V. 89, P. 87−96.
Baldini E., Facini O., Nerozzi F., Rossi F., Rotondi A. Leaf characteristics and optical properties of different woody species, Berlin: Verlag-Springer, 1997, V. 12, P. 73−81.
Holland J.H. Adaptation in Natural and Artificial System. Mich.: Michig. Press. 1975. 294 p.
Ye M., Wang S., Lu Y., Zhu Z., Xu Y. Inversion of particle-size distribution from angular light-scattering data with genetic algorithms // Appl. Optics. 1999. V. 38. P. 2667−2685
Jones M.R., Brewster M.O., Yamada Y. Application of genetic algorithm to the opical characterization of propellant smoke // J. Thermophys. Heat Transfer. 1996 V.10. P.372−377
Razi Naqvi К., Merzlyak М. N. and Melo Т. В. Absorption and scattering of light by suspensions of cells and subcellular particles: an analysis in terms of Kramers-Kroning relations // Photochemical & Photobiological Sciences, 2004, V. 3, 132 137.
Mishchenko M.I., Travis L.D., Lacis A.A. Scattering, Absorption, and Emission of Light by Small Particles. Cambridge: University Press. 2002. 445 p.
Risovic D. Two-component model of sea particle distribution // Deep Sea Res., Part 1. 1993. V.40. P. 1459−1473
Зуев В.E., КрековГ.М. Оптические модели атмосферы. Л.:Гидрометеоиздат. 1986. 255с54. http://www.giss.nasa.gov./~crmim
Gilat A., Subramaniam V., Siibramaniam V. Numerical Methods with Matlab. Wiley, John & Sons, Incorporated. 2006. 624p
Krekova M. M., Krekov G. M., Samokhvalov I. V., Shamanaev V. S. Numerical evaluation of the possibilities of remote laser sensing of fish schools // Applied Optics. 1994. V. 33. P.5715−5720
МихайловГ.А. Некоторые вопросы теории методов Монте-Карло. Новосибирск: Наука СО. 1974. 142 с.
МихайловГ.А. Оптимизация весовых методов Монте-Карло, методов Монте-Карло, методов Монте-Карло.М.: Наука. 187 с.
Метод Монте-Карло в атмосферной оптике. Под ред. Г. И. Марчука. Новосибирск: Наука. 284 с.
Daniel A. Sims, John A. Gamon Relationships between leaf pigment content and spectral reflectance across a wide range of species, leaf structures and developmental stages // Remote Sensing of Environment, 2002 V. 81, P. 337−354
Поздняков Д.В., Лясковский А. В., Грассл X., Петтерсон Л. Численное моделирование трансспектральных процессов (ТП) взаимодействия света с водной средой // Исследование Земли из космоса. 2000. № 5. С. 3−15.
Sathyendranath S., Piatt Т. Ocean color model incorporating transspectral processes // Appl. Opt. 1998. V. 37. P. 2216−2227.
Melfi S.H. Remote measurement of the atmosphere using Raman scattering // Appl. Opt. 1972. V. 11. P. 1605−1610.
Lidar: Range Resolved Optical Remote Sensing of the Atmospheric. Ed. by Claus Weitkamp, Springer Science + Business Media Inc., Singapore. 2005. 451 p.
Креков Г. М., Крекова MM, Статистическое моделирование трансспектральных процессов при лазерном зондировании окружающей среды: I. Рамановское рассеяние. // Оптика атмосферы и океана. 2004. Т.17.№ 10.С. 845−853.
Креков Г. М., Крекова М. М. Об эффективности методов колебательно-вращательной рамановской спектроскопии при лазерном зондировании облачной атмосферы. Оптика атмосферы и океана 2005, Т. 18 № 5−6.
Krekov G.M., Krekova M.M. On the efficiency of rotational vibrational Raman spectroscopy methods in laser sensing of the cloudy atmosphere. Proc. SPIE 2006, V.6160, Part II.
Креков Г. М.,. Крекова M. M Статистическое моделирование трансспектральных процессов при лазерном зондировании окружающей среды. 2. Лазерно-индуцированная флуоресценция // Оптика атмосферы и океана. 2007. Т.20. № 2.С. 148 153
Harriman A. Photophysical processes in condensed phases // Photochemistry. 2001. V. 32. P. 15−46.
Meoicepuc P. Лазерное дистанционное зондирование. Москва: Мир, 1987. 550 с.
Gelbwachs J., Dirnhaum М. Fluorescence of atmospheric aerosol and lidar implications // Appl. Opt. 1973. V. 12. P. 2442−2447.
Liu C.H., Das B.B., Glassman W.L., Tang G.C. Raman, fluorescence and time-resolved light scattering as optical diagnostic techniques to separate diseased and normal biomedical media //J. Photochem. Photobiol. 1992. V.16. P.187−209.
Кондратьев К.Я., Поздняков Д. В. Оптические свойства природных вод и дистанционное зондирование фитопланктона. Л., Наука. 1988. 183 с.
Kumar L., Schmidt К, Dury S., Skidmore A. Imaging spectrometry and vegetation science // Imagine Spectrometry. Netherlands: Kluver Academic Publ. 2001. P. 111−155.
Chen Z, Ren J., Gong P., Zhang M. Monitoring and management of agriculture with remote sensing// Advances in Land Remote Sensing. Spinger Netherlands, 2008. P. 397−421.
Blackburn G.A. Hyperspectral remote sensing of plant pigments // Journal of Experimental Botany, 2007, V. 58, N.4, P. 855−867.
Chlorophyll a Fluorescence: A Signature of Photosynthesis, G.C. Papageorgiou (ed), The Netherlands. Springer. 2004. 735 P.
Cordon G.B., Lagorio M.G. Re-absorption of chlorophyll fluorescence in leaves revisited. A comparison of correction models // Photochem. Photobiol. Sci., 2006, 5, 735−740
Ounis, S. Evain, J. Flexas, S. Tosti and I. Moya, Adaptation of a РАМ fluorometer for remote sensing of chlorophyll fluorescence, Photosynth. Res., 2001, 68, 113−120.
Gitelson, C. Buschmann and H. K. Lichtenthaler, Leaf Chlorophyll Fluorescence corrected for re-absorption by means of absorption and reflectance measurements, J. Plant Physiol., 1998, 152, 283−296.
M. E. Ramos and M. G. Lagorio, True fluorescence spectra of leaves, Photochem. Photobiol. Sci., 2004, 3, 1063−1066.
Renger Т., May V., Kuhn O. Ultrafast exitation energy transfer dynamics in photosynthetic pigment-protein complexes // Physics Reports 2001. V. 343. P. 137−254
Pedrtos R., Moya I., Goulas Y., Jacquemoud S. Chlorophyll fluorescence emission spectrum inside a leaf// Photochem. Photobiol. Sci., 2008, V.7, P. 498−502
Gunter K.P., Dahn H.-G., Ludeker W. Remote sensing vegetation status by laser-induced fluorescence // Remote Sens. Environm. 1994. V. 47. P.10−17.
Y. V. Knyazikhin, A. L. Marshak, and R. B. Myneni, Interaction of photons in a canopy of finite-dimension leaves // Remote Sensing Environ., 1992. V. 39, P. 61−74,
Krekov G.M., Krekova M.M., Matvienko G.G. Monte Carlo modeling of the light scattering by homogeneous vegetation in optical remote sensing // Proc. XIII Int. Sympos. «Atmospheric Oceanic Optics». Tomsk, 2006. P. 127−128.
Govaerts Y.M., Jacquemoud S., Verstraete M.M. and Ustin S.L. Three-dimensional radiation transfer modeling in a dicotyledon leaf // Applied optics, 1996, V. 35, N. 33, P. 6585 6578 .
Креков Г. М., M.M. Крекова, A.B. Ковшов, A.A. Лисенко, А. Я. Суханов Расчет радиационных характеристик листа методом Монте-Карло. I. Оптическая модель двудольного листа // Оптика атмосф. и океана. 2008. Т.21.(в печати)
JJstin S.L., Jacquemoud S. and Govaerts Y.M. Simulation of photon transport in a three-dimensional leaf: implications for photosynthesis // Plant, Cell and Environment, 2001, V.24, P. 1095−1103.
F. Franck, P. Juneau and R. Popovic. Resolution of the photosystem I and photosystem II contributions to chlorophyll fluorescence of intact leaves at room temperature // Biochim. Biophys. Acta 2002. V. 1556. P. 239−246.
Зуев В.E., Креков Г. M. Оптические модели атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 256 с.
D. Y. Fan, А. В. Hope and P. J. Smith. The stoichiometry of the two photosystems in higher plants revisited // Biochim. Biophys. Acta, 2007. V. 1767. P. 1064−1072.38. http://www.photochemcad.com
Paithakar D.Y., Chen A.U., Pogue B.W., Patterson M.S., Sevick-Muraca E.M. Imaging of fluorescent yield and lifetime from multiple scattered light reemitted from random media // Appl. Opt. 1997. V. 36. P. 2260−2272.
Agranovich V.M., Galanin M.D. Electronic Excitation Energy Transfer in Condensed Matter. North-Holland. New York, 1982. 382 p.
Monte Carlo Method in atmospheric Optics / Ed by G.I. Marchuk. Berlin- Heidelberg: Springer-Verlag. 1980. 206 P.
Computing Method in Reactor Physics / Ed. by H. Greenspan, N.Y.-London-Paris. Gordon and Breach Sci.: 1972. 372 P.
Креков Г. М., Орлов B.M., Белов В. В. Белов М.Л. Имитационное моделирование в задачах оптического дистанционного зондирования. Новосибирск: Наука, 1988. 164 с.
Креков Г. М., Шамапаева Л. Г. Статистические оценки спектральной яркости сумеречной земной атмосферы // Сб. «Атмосферная оптика.» М.: Наука, 1974. 180−186 С.
ЛаковичДж. Основы флуоресцентной спектроскопии, М.: Мир, 1986. 496 с.
Chew Н. MeNulty P.J., Kerker М. Model for Raman and fluorescent scattering by molecules embedded in small particles//Phys. Rew. Lett. 2000. V. 85. P. 54−57.
Knyazikhin Y., Marshak A., Myneni R.B. 3D Radiative transfer in vegetation canopies and cloud-vegetation interaction // 3D Radiative Transfer in Cloudy Atmosphere. Berlin, Heidelberg. Shpringer. 2005. P. 617−651.
Креков Г. М., Крекова M.M., Лисенко A.A., Матвиенко Г. Г. Статистическое моделирование трансспектральных процессов: реабсорбция ЛИФ // Оптика атмосферы и океана. 2008. Т. 21. № 12. С. 1076−108
Г. М. Креков, М. М. Крекова, А. А. Лисенко, Г. Г. Матвиенко Реабсорбция лазерно-индуцируемой флуоресценции в растительном покрове: стохастическая модель // Оптика и спектроскопия 2009.Т.106. № 4. С. 583−588
Г. М. Креков, М. М. Крекова, А. А. Лисенко, Г. Г. Матвиенко Статистическое моделирование лазерно-индуцируемой флуоресценции в растительном покрове // ЖПС. 2009. Т.76. № 3.
.

Заполнить форму текущей работой