Лоза Є. А. Удосконалення системи аерокосмічного екологічного моніторингу використанням спектрополяриметрів

Об’єкт дослідження: система аерокосмічного екологічного моніторингу атмосферного озону та аерозолю. Мета роботи: створення універсального науково-методичного апарату для абераційно-поляризаційного розрахунку дифракційних спектрополяриметрів, які можна використовувати в системах аерокосмічного екологічного моніторингу. Методи дослідження: геометрична та дифракційна теорія світла, чисельне моделювання, метод Крамерса-Кроніга, теорія Стокса. Вимірювання 4х параметрів Стокса дає можливість отримання принципово нової екологічної інформації: показники заломлення та поглинання (хімічний склад), максимум і дисперсію функції розподілу за розмірами аерозольних частинок і ступінь їх анізотропії, оптичну товщину атмосферного аерозолю і його вертикальну стратифікацію, а також підвищити точність вимірювання загального вмісту та вертикального розподілу атмосферного озону. Це створює можливість уточнити екологічні та кліматичні моделі за рахунок використання в них високоточних моніторингових даних реального часу. У дисертації запропоновано новий метод абераційно-поляризаційного розрахунку ввігнутих дифракційних ґраток із підвищеною, у порівнянні із класичними підходами, точністю, здатністю аналізувати і оптимізувати схеми спектрополяриметрів із некласичними оптичними елементами (асферичні поверхні, змінні кроки нарізки штрихів, елементи адаптивної оптики, тощо) шляхом введення і мінімізації функціоналів аберацій, а також здатністю проводити аналіз інструментального поляризаційного впливу монохроматорів на точність вимірюваних екологічних даних. Запропоновано нові оптичні схеми монохроматора, статичного поляриметричного блоку, систем пасивної і активної корекції інструментальної поляризації малогабаритного спектрополяриметра для синхронного моніторингу стану атмосферного озону та аерозолю. Для підвищення точності вимірювальних екологічних даних в дисертації представлено вдосконалену методику на базі перетворення Крамерса-Кроніга для чисельного моделювання процесу деградації оптичних деталей спектрополяриметра і оцінки хімічного складу атмосферного аерозолю. Результати досліджень впроваджено у Корпорації "Науково-виробниче об’єднання "Арсенал" та у Державній екологічній академії післядипломної освіти та управління Мінприроди України. Запропоновані здобувачем науково-практичні результати можуть бути використані для розробки спектрополяриметрів для аерокосмічних систем екологічного моніторингу стану атмосфери Землі. Крім того, отримані результати можливо використовувати в навчальних дисциплінах при підготовці фахівців у сфері екологічного моніторингу з використанням аерокосмічних технологій.