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verticali, dell’atmosfera, con la possibilità di ricavare maggiori informazioni sulla composizione chimica e sulle proprietà fisiche della stessa. La tecnica Lidar, inoltre, si è rivelata la più adatta allo studio degli aerosol e dello strato limite planetario e, grazie alla sua elevata risoluzione spazio-temporale, risulta un potente mezzo per monitorare l’evoluzione dei parametri meteorologici e delle proprietà atmosferiche. 2.3 La tecnica LIDAR Il principio generale su cui si basa il funzionamento di un sistema LIDAR [8] consiste nell’inviare in atmosfera un intenso impulso laser monocromatico che viene ampiamente diffuso in tutte le direzioni dalle molecole e dalle particelle aerosoliche presenti in aria. Questo processo di scattering è causato principalmente dalle molecole di azoto, ossigeno e acqua (scattering di Rayleigh e Raman) e dalle particelle aerosoliche sospese in atmosfera (scattering di Mie). La frazione di radiazione retrodiffusa dall’atmosfera in direzione della stazione Lidar è definita segnale Lidar. Tale segnale viene raccolto tramite un telescopio e trasferito al sistema di rivelazione, dove viene separato in diversi canali, con riduzione della larghezza di banda tramite un sistema di selezione spettrale e, attraverso dei fotomoltiploicatori, viene poi trasformato in segnale elettrico. 41
L’intensità di tale segnale è, in ogni istante, proporzionale alla potenza ottica ricevuta e dipende dalle proprietà di retrodiffusione e assorbimento della parte di atmosfera investita dal fascio laser. La retrodiffusione atmosferica, a sua volta, dipende dalla lunghezza d’onda della radiazione che investe l’atmosfera stessa e dalle caratteristiche, ovvero concentrazione, dimensione, forma e proprietà di rifrazione delle particelle e delle molecole intercettate dal fascio incidente. Il segnale elettrico prodotto dal fotomoltiplicatore, opportunamente elaborato, può fornire informazioni sulla presenza e sulla concentrazione del particolato in atmosfera. Dal punto di vista geometrico, esistono due configurazioni del Lidar, in base al posizionamento della sorgente laser e del telescopio (figura 2-2): Figura 2-2: Configurazioni del sistema LIDAR: monostatica (sinistra) e bistatica (destra) 42
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