Главная – Журналы – Оптика атмосферы и океана 2015 номер 7

Представлен обзор работ по исследованию колебательно-вращательных спектров поглощения высокого разрешения молекулы озона и ее изотопических модификаций, выполненных после 2000 г. Дана характеристика современного состояния списков параметров спектральных линий молекулы озона в спектроскопических банках данных HITRAN, GEISA и S&MPO. Анализируется точность параметров спектральных линий (центров, интенсивностей и полуширин), полученных к настоящему времени.

На основе экспериментальных уровней энергии, известных из литературы, и ab initio интенсивностей переходов, полученных с помощью вариационного расчета, составлены детальные и высокоточные списки линий поглощения молекул HD¹⁸O и D₂¹⁸O в диапазоне 0–9400 см^–1 — так называемые эмпирические списки линий. Центры переходов в эмпирических списках определены на уровне доступной экспериментальной точности и лучше в случае слабых либо неразрешенных линий. Средняя точность расчетных интенсивностей составляет около 10%. Эмпирические списки линий поглощения изотопологов водяного пара в настоящее время замещают неполные либо низкоточные экспериментальные данные в канонических спектроскопических банках данных, таких как HITRAN.

Исследована структура движений воздуха в крупных специализированных помещениях астрономических телескопов. В таких помещениях конструктивно размещены оптические элементы крупноапертурных телескопов. Исследования проведены путем численного решения нескольких краевых задач для уравнений гидродинамики (уравнений Навье-Стокса). Основное внимание уделено закрытым помещениям с разным нагревом нижних и верхних поверхностей, без обмена веществом среды через границы. Это дает возможность тестирования в стационарных условиях оптических характеристик астрономических телескопов, включая их разрешающую способность. В частности, визуализация движений воздуха линиями тока позволяет выполнить анализ влияния конструктивных особенностей телескопа и температурного режима его оптических элементов на устойчивость воздушной среды. Результаты численных расчетов показывают, что в специализированных помещениях наблюдаются уединенные крупные вихри (когерентные структуры, топологические солитоны). Каскадный распад этих вихрей порождает когерентную турбулентность. Подтверждается также сформулированный нами ранее экспериментальный вывод, что смешивание когерентных структур с разными близкими размерами (и с близкими частотами главных вихрей) дает некогерентную колмогоровскую турбулентность.

Приводятся результаты статистического анализа характеристик нижней слоистообразной облачности, полученные по данным 8–срочных метеорологических наблюдений 60 сибирских станций за последние 45 лет (1969–2013 гг.). Были проведены исследования количества и высоты нижней границы слоистообразных облаков нижнего яруса (Sc , St , Ns) для четырех сезонов. При анализе количества нижней слоистообразной облачности использованы такие статистические показатели, как его средние значения (баллы) и повторяемости (%) по пяти градациям: 0, 1–3, 4–6, 7–9, 10 баллов, а при анализе высот нижней границы — средние значения (км) и повторяемости (%) по шести градациям: 0,05–0,2; 0,2–0,4; 0,4–0,8; 0,8–1,2; 1,2–1,6; 1,6–2,0 км, дополненным градацией «отсутствие облаков» (0).

Представлены результаты анализа климатических изменений нижней слоистообразной облачности (Sc, St, Ns) над территорией Сибири за последние 45 лет (1969–2013 гг.), выполненного по данным наземных метеорологических наблюдений 60 станций. Исследования долговременных изменений среднесезонных значений количества и высоты нижней границы облаков нижнего яруса были проведены с использованием кривых межгодового хода, а также линейных трендов и величин их интенсивности.

Синоптические и мезомасштабные циклонические системы над океаном и морями часто сопровождаются грозовой активностью, интенсивность и пространственное распределение которой модулируется динамической структурой этих систем. Грозовые разряды являются источниками электромагнитного излучения в диапазоне очень низких частот (ОНЧ) и регистрируются ОНЧ–пеленгаторами. С использованием Всемирной сети локализации гроз World Wide Lightning Location Network (WWLLN) на примере тропических циклонов изучаются связи характеристик полей регистрируемых грозовых разрядов в северо-западной части Тихого океана с характеристиками полей метеорологических элементов погодных образований, оцениваемых по данным дистанционного зондирования Земли со спутников. Иллюстрируется методика, позволяющая связывать параметры грозовой активности (частоту и интенсивность, пространственное распределение грозовых разрядов) со структурой погодных систем над океанами и морями, с интенсивностью и формами мезомасштабных образований в этих системах, выделяемых по полям вихря приводного ветра, полученным скаттерометром, и по спутниковым изображениям в видимом и инфракрасном диапазонах. На примере отдельных тропических циклонов (ТЦ) 2005–2013 гг. демонстрируются связи частоты и плотности молниевых разрядов в области влияния ТЦ с пространственным распределением вихря приводного ветра.

Приводятся данные полевых измерений потоков метана и двуокиси углерода на границе раздела «почва–атмосфера» для шести характерных растительных ассоциаций на болоте в районе с. Плотниково Бакчарского района Томской области (56°51,29' с.ш., 82°50,91' в.д.) в теплое время 2014 г. Обсуждаются временные изменения температуры слоев почвы на различных глубинах в двух участках болота, отличающихся гидрологическим режимом. Описывается методика повышения точности измерения газовых потоков для автоматизированного комплекса «Flux–NIES» с использованием результатов измерений.

Исследована седиментация пыльцевых частиц нескольких видов сорных трав, произрастающих в Западной Сибири. Подсчитана процентная доля индивидуальных зерен пыльцы и их агломератов, образующихся при распылении. Определена скорость седиментации агломератов, в состав которых входит от 1 до 6 зерен пыльцы. Установлена зависимость скорости седиментации агломерата от числа входящих в него пыльцевых зерен.

Исследован пробой, инициируемый пучком убегающих электронов, в неоднородном электрическом поле в воздухе атмосферного давления. При подаче на промежуток длиной 18 мм импульсов напряжения амплитудой порядка 200 кВ в ряде импульсов с вероятностью не более 10% в центре промежутка на фоне диффузного разряда наблюдались яркие плазменные образования. По виду свечение наблюдаемых образований напоминает свечение искрового канала. Зарегистрирован временной ход интенсивности излучения плазмы разряда при наличии ярких образований и без них. Установлено, что излучение яркого образования начинает регистрироваться при уменьшении тока разряда и имеет интенсивность на порядок меньшую, чем максимальная интенсивность излучения диффузного разряда. Подобная форма разряда зарегистрирована в импульсно-периодическом наносекундном разряде. На промежуток длиной 6 мм подавались наносекундные импульсы напряжения амплитудой 10–15 кВ. Частота следования импульсов составляла примерно 400 Гц. Появление яркого образования в виде фрагмента искры на фоне диффузного разряда обусловлено генерацией убегающих электронов и перераспределением тока разряда по поперечному сечению плазмы при уменьшении тока через промежуток. Предполагается, что зарегистрированная форма разряда является аналогом четочной молнии, наблюдаемой в атмосфере Земли.

Представлено описание оптического осадкомера, работа которого базируется на получении и анализе теневых изображений частиц осадков. В качестве примера продемонстрирована возможность использования этого прибора для изучения микроструктуры жидких атмосферных осадков, выпавших в г. Томске 26–27 августа 2014 г.