Главная – Журналы – Оптика атмосферы и океана 2014 номер 12

Рассмотрены особенности годового хода микроструктурных параметров аэрозоля, восстановленных путем решения обратной задачи солнечной фотометрии. В качестве исходных данных для обращения были взяты среднечасовые измерения аэрозольной оптической толщины (АОТ) в спектральном диапазоне 0,37–4 мкм, выполненные в Томске. Обработка экспериментальных спектров проводилась с использованием алгоритма, разработанного на основе метода интегральных распределений. По восстановленным интегральным распределениям были определены такие микроструктурные параметры, как объемная концентрация, геометрическое сечение и средний радиус частиц. В частности, установлено, что объемная концентрация аэрозоля минимальна в ноябре и максимальна в апреле. Также исследованы статистические связи между АОТ и восстановленными микроструктурными параметрами.

Представлены результаты экспериментов по управлению положением и длиной области филаментации фемтосекундных лазерных импульсов на атмосферной трассе длиной 30 м с использованием различной начальной пространственной фокусировки. Найдена зависимость длины области филаментации от числовой апертуры пучка. Проведено сравнение полученных данных о длине области филаментации и количестве филаментов с результатами наших более ранних экспериментов и данными других авторов.

На основе данных многолетних измерений солнечных фотометров в азиатской части России анализируются вопросы моделирования годового и спектрального хода аэрозольной оптической толщи (АОТ) атмосферы, основанного на разделении вклада мелко- и грубодисперсного аэрозоля. Обсуждаются особенности пространственного распределения и сезонной изменчивости характеристик АОТ в различных регионах, а для Западной Сибири (Томск) предлагается трехпараметрическая модель годового хода спектральных АОТ для диапазона 0,34–4 мкм.

Анализируются данные официальной статистики Министерства природных ресурсов и экологии РФ по эмиссиям в атмосферу загрязняющих веществ от городов и регионов России за 2010 г. с целью оценки пространственного распределения эмиссии черного углерода (black carbon — ВС) с территории страны. Отсутствие этой информации затрудняет изучение дальнего атмосферного переноса ВС и прогнозирование связанных с ним климатических и экологических эффектов. Расчеты проводятся по имеющимся данным об эмиссиях в атмосферу окиси углерода (CО) и ВС от городов и регионов России в предположении пропорциональности эмиссий СО и ВС - отдельно от стационарных источников и от наземного транспорта — в пределах каждого региона. В анализ включены 54 региона и почти 100 городов России, расположенных в пределах (50–72° с.ш. × 20–180° в.д.), что составляет 94% ее территории. Впервые представлено пространственное распределение годовой эмиссии антропогенного ВС по рассматриваемой территории на сетке (1° × 1°). Сумма выбросов антропогенного ВС оценивается в (210 ± 30) тыс. т в год. Наибольшие выбросы характерны для многонаселенных экономически развитых районов центра европейской территории России, южных районов Урала и Западной Сибири, а также для малонаселенных Ямало-Ненецкого и Ханты-Мансийского автономных округов, промышленность которых основана на добыче природных нефти и газа.

Анализируется вопрос о 12–летних изменениях содержания ионов H⁺, Mg²⁺, Na⁺, Cl^–, K⁺, NO₃^–, Ca²⁺, NH₄⁺ и SO₄^2– в растворимом аэрозоле, пробы которого отобраны в Мондах, в Южном Прибайкалье и на побережье Тихого океана. Несмотря на существенные дисперсии, логарифмы среднегеометрических концентраций ионов без их дифференциации на летние и зимние условия на ст. Монды, в г. Иркутске и на ст. Приморская за периоды 2001–2006 и 2007–2012 гг. в каждом из пунктов хорошо согласуются между собой: коэффициенты линейной корреляции превышают 0,96. Выведены соответствующие уравнения регрессии. Изучен вопрос об изменениях порядка расположения ионов по концентрациям в зависимости от пункта наблюдений. Приводится табличный материал по содержанию ионов, который может быть использован при моделировании химического состава частиц приземного аэрозоля в Юго–Восточной Сибири.

Впервые проведены экспериментальные исследования взаимодействия мощного терагерцового излучения на установке «новосибирский лазер на свободных электронах» на длине волны 130 мкм в окне прозрачности атмосферы с модельным аэрозольным облаком, имеющим известную функцию распределения капель по размерам. Сопоставляются экспериментальные результаты с теоретическими расчетами, полученными при решении лидарного уравнения для условий эксперимента.

Проанализирована картина квазидвухлетней цикличности общего содержания озона (ОСО) и его концентраций на отдельных высотных уровнях в стратосфере над арктической территорией и Томском по данным спутниковой аппаратуры TOMS. Коэффициент корреляции между изменениями ОСО и вариациями экваториального зонального ветра за период 1996–2013 гг. статистически незначим. Средние весенние (март-апрель) значения концентрации озона и зонального ветра в основном показывают корреляцию в интервале –0,23 ÷ –0,26. Ряды смесевого отношения озона, составленные для отдельных высотных уровней за период 2005–2013 гг., демонстрируют квазидвухлетнюю цикличность, которая оформляется на высотах ~ 30 км и ослабевает в вышележащих областях. Корреляционная зависимость между отношением смеси озона и индексом экваториального зонального ветра наиболее отчетливо проявляется в Западном полушарии и более сложна в Восточном.

Рассмотрены результаты статистического анализа региональных особенностей долговременного изменения облачного покрова над территорией Сибири по данным климатического районирования этого региона по режиму общей и нижней облачности, проведенного с использованием 45–летних (1969–2013 гг.) рядов метеорологических наблюдений 60 станций, расположенных в Сибирском секторе Северного полушария. Установлено, что во все сезоны и за год в целом при пространственном осреднении данных по всему Сибирскому сектору, а также по территории Западной и Восточной Сибири в отдельности, в течение базового 45–летнего периода (1969–2013 гг.), а также в 1976–2005 гг., когда наблюдалось интенсивное глобальное потепление, проявилась явная тенденция к увеличению количества общей и нижней облачности. В последние годы (2006–2013 гг.), когда появилась тенденция к ослаблению интенсивности глобального потепления, на территории всего Сибирского сектора во все сезоны (кроме осеннего) и в целом за год произошло существенное уменьшение количества общей и нижней облачности.

Приводятся результаты наблюдений яркости ночного неба в регионе Восточной Сибири после падения метеорита «Челябинск» 15 февраля 2013 г. В межсуточных вариациях яркости ночного неба в первые ночи 15/16 и 16/17 февраля после падения этого метеорита зарегистрировано изменение, включающее как увеличение, так и уменьшение средних за ночь значений яркости ночного неба относительно предшествующих (фоновых) ночей. Отмечается рост яркости ночного неба в конце февраля — начале марта. Отмеченный рост яркости ночного неба не наблюдался в предшествующие годы и не является типичным для сезонного хода интенсивности сплошного спектра свечения ночного неба.

Проведено исследование сил фотофоретического взаимодействия между сферическими аэрозольными частицами в зависимости от высоты их положения в атмосфере и размера частиц в дневное и ночное время. Установлено, что в дневное время в атмосфере фотофоретическое взаимодействие способно оказать сильное влияние на коагуляцию хорошо поглощающих излучение субмикронных частиц.

Анализируются результаты исследований акустического поля, которое генерируется затопленной (выходящей в окружающую среду) сверхзвуковой струей. Показано, что основной источник звука расположен на высоте 230–260 мм от сопла, частота основной гармоники составляет 6 кГц. Отношение амплитуд гармоник зависит от условий генерации и расстояния от сопла. Поле звуковой волны неоднородно в пространстве вокруг оси струи.

Представлены методика и результаты экспериментального исследования дисперсного состава жидкокапельного аэрозоля в факеле распыла эжекционных форсунок. Для определения функции распределения частиц по размерам использован метод малых углов индикатрисы рассеяния. Показано, что спектр размеров частиц в факеле распыла соответствует гамма-распределению.

Исследованы режимы работы CuBr-лазера при частотно–импульсной модуляции излучения. Такой способ модуляции может использоваться при реализации атмосферных бистатических каналов связи. Модуляция осуществлялась в соответствии с цифровым кодом, поступающим с персонального компьютера. Представлены экспериментальные результаты по влиянию передаваемого цифрового кода на энергию в импульсах генерации при различных величинах несущей частоты и отклонения периода повторения импульсов от периода несущей частоты. Показано, что в зависимости от режима работы лазера может наблюдаться существенное (до 17%) варьирование энергии генерации при передаче логических «0» и «1».

Рассмотрены режимы работы источника питания для лазеров на парах металлов, в частности на парах бромида меди, с импульсным зарядом рабочей емкости. Схема заряда накопительного конденсатора представляет собой полумостовой инвертор. В зависимости от соотношения между емкостями инвертора и накопительного конденсатора в схеме наблюдаются разные режимы, характеризуемые различным временем заряда накопительной емкости и амплитудой зарядного тока. Исходя из задач, предъявляемых к проектируемому лазеру, целесообразно выбирать тот или иной режим работы инвертора. При разработке высокочастотного лазера целесообразно использовать режим с полным разрядом емкостей инвертора, так как это позволит оставить большее время на восстановление электрической прочности коммутатора.