В монографии на базе исследований авторов впервые дается последовательное изложение теории и методов доплеровского лидарного ветрового зондирования атмосферы и обобщаются результаты экспериментальных исследований ветровой турбулентности и вихревых структур с использованием когерентных доплеровских лидаров (КДЛ). Рассматривается вся совокупность факторов, определяющих функционирование КДЛ в турбулентной атмосфере, начиная от формирования когерентно детектируемого эхосигнала лидара до точности и границ применимости разработанных авторами методов оценивания ветра и параметров турбулентности и вихрей из лидарных данных. Представлены методы оценивания ветра, параметров атмосферной турбулентности и самолетных вихрей верифицированы в многочисленных компьютерных и атмосферных экспериментах и формируют современную научную технологию обработки данных когерентных ветровых лидаров. На основе многочисленных экспериментов проводится анализ эффективности использования КДЛ для изучения динамических процессов в атмосфере, турбулентности пограничного слоя атмосферы и эволюции самолетных вихрей под воздействием различных факторов. Для специалистов по лазерному зондированию атмосферы, атмосферной турбулентности, авиабезопасности, ветровым лидарам, распространению оптических волн в атмосфере, студентов и аспирантов соответствующих специальностей.

В учебном пособии излагается теория рассеяния оптических волн отдельными частицами и основные закономерности рассеяния, которые следуют из результатов физических и численных экспериментов. Рассматриваются теория однократного и многократного рассеяния оптических волн системой частиц и основные закономерности переноса излучения. Наряду с традиционными вопросами переноса излучения (оптической энергии) обобщаются результаты исследований по переносу оптического изображения, оптической локации и флуктуациям поля и интенсивности. Приводятся сведения об основных свойствах атмосферного аэрозоля, его источниках и процессах, обуславливающих изменение микрофизических характеристик. Подробно рассматриваются вопросы распространения оптического излучения в атмосферном аэрозоле. При этом в сжатой форме излагаются результаты исследований по рассеянию оптических волн несферическими, неоднородными, анизотропными частицами. Обобщаются результаты по таким современным разделам оптики дисперсных сред, как оптика спеклов, электрооптические эффекты при аэрозольном рассеянии, учет рассеянного аэрозолем солнечного излучения при аэрокосмических наблюдениях. Учебное пособие предназначено для студентов (бакалавров и магистров) и аспирантов физических факультетов, заинтересованных в глубоком понимании оптических и электрических явлений в атмосфере. Представляет интерес также для преподавателей специальных дисциплин по направлению «Оптотехника» и молодых специалистов, занимающихся разработкой или использованием оптических методов для изучения атмосферы, океанов и диугих рассеивающих сред.

Сборник содержит результаты теоретических и экспериментальных исследований в области лазерного зондирования атмосферы, выполненных в Институте оптики атмосферы СО АН СССР в 1972-1973 гг. Большое внимание уделено методам и эффективности решения прямых и обратных задач зондирования, методикам измерений и интерпретации результатов. Сборник может быть полезен научным работникам и инженерам, работающим в области метеорологии, физики атмосферы, оптики. спектроскопии, а также студентам соответствующих специальностей.