Главная – Журналы – Оптика атмосферы и океана 2016 номер 6

С использованием спутниковых данных проведен анализ связи с Североатлантическим колебанием (САК) ежедневных аномалий общего содержания озона (ОСО) и общего влагосодержания (ОВ) в атмосфере над европейским регионом аномальным летом 2010 г. Анализ выявил над севером европейской территории России (ЕТР) обширные, близкие по расположению области отрицательной корреляции ОСО с САК и положительной корреляции ОВ с САК с экстремальными (максимальными) значениями до -0,55 и 0,68 соответственно. Результаты корреляционного и кросс-вейвлетного анализа свидетельствуют, что повышенная корреляция с САК аномалий ОСО и ОВ над ЕТР летом 2010 г. была связана с когерентными изменениями атмосферных параметров в период разрушения блокирующего антициклона.

Рассматривается нестационарная математическая модель динамики биоаэрозольной популяции, основанная на нелинейных интегро-дифференциальных уравнениях, описывающих процессы коагуляции, конденсации и испарения в зависимости от размеров частиц. Представлена безусловно положительная численная схема для решения задачи трансформации аэрозолей в атмосфере. Рассматриваемая модель была численно сопоставлена с моделями, описывающими отдельные механизмы в ее составе. На основе численных экспериментов исследован относительный вклад каждого из механизмов в общую динамику аэрозольных популяций.

С использованием численной мезомасштабной модели атмосферного пограничного слоя для типичных метеорологических условий проведено исследование динамики воздушных потоков в Норильской долине. Показано, что орографические особенности территории формируют горизонтально-неоднородное и изменчивое по высоте поле ветра. На данных экспедиционных исследований загрязнения снежного покрова в окрестностях Норильского медеплавильного завода выполнена численная реконструкция полей локальных и региональных выпадений пыли и тяжелых металлов.

Выполнено исследование механизма сальтации в ветропесчаном потоке на опустыненной территории по данным скоростной видеосъемки с использованием методов спектрального и вейвлетного анализа. Изучены особенности квазипериодических вариаций концентрации сальтирующих песчинок. Установлено, что узким полосам в спектре («спектральным линиям») плотности мощности флуктуаций концентрации сальтирующих песчинок в диапазоне частот от 100 до 200 Гц соответствуют цуги (волновые пакеты) длительностью до 8-9 периодов. Предложено использовать длительность наблюдаемых цугов в качестве меры когерентности пульсаций скорости ветра в приповерхностном слое атмосферы. Показано, что появление цугов квазипериодической изменчивости концентрации сальтирующих песчинок со средними частотами в диапазоне от 100 до 200 Гц объясняется взаимодействием порывов ветра с волновыми неоднородностями на подстилающей поверхности типа мелкой ряби. Образование цугов длительностью до 4-5 периодов можно объяснить с помощью модели струйно-импульсной сальтации.

Обсуждаются результаты анализа гидрологических входных данных для модели стока рек Сибирского региона для XXI в. Анализ проводился на данных расчетов по моделям INM, CNRM, GFDL, MIROC5 и HadGEM по сценарию RCP 8.5 проекта CMIP5 МГЭИК. Расчеты показывают положительный тренд в течение века для всех моделей. Эти данные использовались при расчетах речного стока от сибирских рек в Северный Ледовитый Океан. Расчеты речного стока в соответствии с данными также дают положительный тренд при разнице в значениях стока.

Выполнены модельные оценки концентраций черного углерода (black carbon - ВС) в воздухе разных районов Российского Севера в условиях максимальных природных пожаров летом 2010 и 2012 гг. на территории России. Данные Рослесхоза РФ о площадях пожаров по субъектам РФ (за 2000-2013 гг. по месяцам) обработаны с учетом качества горючего материала и различных типов пожаров. Расчеты формирующихся атмосферных концентраций ВС в северных районах проведены с использованием метода статистики обратных траекторий для Кольского полуострова, юго-востока Архангельской области, Ненецкого, Гыданского и Усть-Ленского заповедников. Показано, что специфические условия циркуляции в атмосфере, сопутствующие экстремально сильным пожарам, могут способствовать снижению в это время эффективности переноса атмосферных примесей в арктические районы. На северо-западе Европейской России (Кольский полуостров) и в районе Усть-Ленского заповедника концентрации ВС в воздухе в среднем незначительны, на северо-востоке Европы (район Ненецкого заповедника) наибольшее загрязнение воздуха эмиссиями ВС от пожаров. На северо-западе Сибири (район Гыданского заповедника) преобладает, наоборот, антропогенный ВС. Сильные пожары в Сибири и Якутии могут на порядок повысить летнее загрязнение воздуха черным углеродом на севере Азиатской России. Приведенные результаты могут быть использованы для качественных оценок и сопоставительного анализа климатических и экологических условий в разных районах Российской Арктики.

На северо-западном побережье Кандалакшского залива (Белое море) ведется постоянный отбор проб аэрозолей на фильтры. Материал с 30 аэрозольных фильтров, отобранный летом и осенью 2013 г. и весной 2014 г., был изучен методом сканирующей электронной микроскопии, элементный состав определялся методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. В летний период основная масса аэрозоля представлена частицами биогенного происхождения. Концентрации тяжелых металлов находятся на уровне, характерном для фоновых арктических районов. Распределение концентраций элементов в аэрозолях характеризуется наличием синхронных пиков концентраций отдельных групп элементов. Анализ обратных траекторий показал, что повышение концентраций Ni, Cu и др. наблюдается при поступлении воздушных масс с Кольского полуострова, что связано с деятельностью металлургических комбинатов.

Обсуждаются источники озона и факторы, влияющие на образование аномальных концентраций приземного озона. На примере зарубежных наблюдений, данных измерений приземного озона в Москве, в ближних ее пригородах и на удаленной от мегаполиса территории, а также на побережье Черного моря иллюстрируются связи повышенных концентраций приземного озона с температурой воздуха, скоростью переноса в атмосферном пограничном слое, показана зависимость от адвекции озона и его предшественников. Изучение факторов образования озоновых эпизодов и причин пониженных концентраций озона при благоприятных для фотохимической наработки метеорологических условиях является основой для интерпретации и коррекции модельных прогнозов озона.

Впервые представлены результаты экспериментальных исследований химического и фракционного состава нелетучих частиц в диапазоне размеров 10-1100 нм в продуктах сгорания. Исследования выполнены в условиях высокопараметрического автономного стенда испытаний камер сгорания авиационных газотурбинных двигателей с применением специального оборудования для измерения фракционного состава частиц в темпе проведения стендовых испытаний. Исследование химического состава осажденных на фильтре частиц осуществлялось лабораторными методами.

Настоящая статья посвящена изучению термодиффузии наночастиц в плотных газах и жидкостях методом молекулярной динамики. Взаимодействия наночастиц с молекулами и наночастиц между собой описывались специально построенными потенциалами Рудяка-Краснолуцкого и Рудяка-Краснолуцкого-Иванова соответственно. Коэффициенты термодиффузии и бинарной диффузии вычислялись по формулам Грина-Кубо. Моделируемые наножидкости состояли из аргона в качестве несущей среды и алюминиевых наночастиц. Изучена зависимость коэффициентов термодиффузии и Соре наночастиц от их диаметра и объемной концентрации. Показано, что для малых наночастиц диаметром 1-4 нм коэффициент термодиффузии существенно зависит от их размера и растет с его увеличением.

Анализируются параметризации турбулентной скорости трения u _* в численной модели городского острова тепла малого относительного удлинения в устойчиво стратифицированной покоящейся среде с теплофизической неоднородностью подстилающей поверхности: неустойчивая стратификация над локализованным поверхностным источником тепла и устойчивая стратификация вне его. Представлены результаты вычисления u _* по безытерационным алгоритмам Louis и Paulson для квазиустановившегося состояния циркуляции над городским островом тепла.

Приведены данные, характеризующие изменения химического состава вод притоков Южного Байкала за 20-летний период наблюдений под влиянием атмосферных выпадений с высоким содержанием загрязняющих веществ. Рассчитаны уровни накопления кислотных компонентов в снежном покрове в бассейнах рек. Для каждого водотока определена устойчивость речных вод к закислению при разных уровнях кислотной нагрузки.

На осажденном аэрозоле из гидроксида кальция, не содержащем примеси карбоната кальция, проведено исследование поверхностного состава адсорбированных соединений, десорбирующихся в темноте и в присутствии облучения. Определены величины квантовых выходов и спектральные зависимости квантовых выходов фотодесорбции с поверхности микрочастиц аэрозоля и фотоадсорбции кислорода.

Для своевременной оценки экологического состояния труднодоступных болотистых территорий Западной Сибири разработана методика определения и картографирования тепловых аномалий (факелы, пожары, гари) нефтедобывающих территорий на основе спутниковых данных.

21 мая 2016 г. исполнилось 80 лет со дня рождения одного из выдающихся отечественных ученых в области исследований атмосферного аэрозоля доктора физико-математических наук, профессора Льва Семеновича Ивлева.