利用时域扩散光学测量雪密度、晶粒尺寸与黑碳浓度
光学
2024-04-18 v2 大气与海洋物理
地球物理
摘要
扩散光学光谱（DOS）技术旨在通过考察介质对激光照明的光学响应来表征散射介质。时域DOS方法涉及用激光脉冲照射介质，并使用快速光电探测器测量在经过多次散射事件后离开介质的光的时间依赖强度。尽管DOS研究传统上聚焦于表征生物组织，我们证明了时域扩散光学测量也可用于表征雪。我们引入了一个模型，可预测干雪堆的时间依赖反射率作为其密度、晶粒尺寸与黑碳含量的函数，并开发了从两个波长的测量中反演这些属性的算法。为验证我们的方法，我们使用双波长激光雷达系统测量了具有不同属性的雪样本的时间依赖反射率。我们的系统捕获的是在不同点进入并离开雪、相隔一小段距离（4-10cm）的光子，而非测量直接表面回波。我们发现密度与黑碳浓度的反演结果与地面真值测量之间存在强线性相关性。尽管相关性没那么强，我们也发现我们的方法能够区分小晶粒与大晶粒。
引用
@article{arxiv.2310.20068,
title = {Measurement of Snowpack Density, Grain Size, and Black Carbon Concentration Using Time-domain Diffuse Optics},
author = {Connor Henley and Joseph Hollmann and Colin Meyer and Ramesh Raskar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.20068},
year = {2024}
}