Главная – Журналы – Оптика атмосферы и океана 2017 номер 4

Проведено вычисление уширения и сдвига центров линий поглощения молекулы СО в условиях ограниченного объема. Рассмотрена модель, в которой уширение и сдвиг центров линий молекулы обеспечены столкновениями свободных молекул СО как со стенками ячейки, так и с абсорбированными на стенках ячейки возмущающими молекулами, которые могут сохранять или не сохранять вращательные степени свободы.

Методом численного моделирования исследуются возможности определения поперечной составляющей скорости ветра на трассе наблюдения за удаленным объектом на основе анализа турбулентных искажений в его изображениях. Рассмотрено искажающее влияние ограниченных участков турбулентной атмосферы, расположенных на трассе наблюдения, на изображение удаленного объекта; исследованы возможности определения скорости смещения данных участков на основе анализа вносимых ими искажений. Показано, что для случая смещения тонкого слоя турбулентных неоднородностей предлагаемый подход позволяет определять скорость смещения с высокой точностью.

На основе моделирования взаимодействия молекул воды в малых кластерах в присутствии ионов вычислены энергии связи молекул и пересыщение пара, находящегося в равновесии с малыми каплями. Найдены пороги пересыщения. Показано, что отрицательно заряженные капли имеют более низкий порог, чем положительно заряженные. В расчетах использован 4-точечный потенциал для молекул воды.

Рассмотрены результаты экспериментального исследования влияния мутных сред (туман, дым) на качество изображения объектов, наблюдаемых через них с помощью активно-импульсных оптико-электронных систем (ОЭС), работающих в режимах с постоянно открытым приемником и с его управлением (режим селекции помехи обратного рассеяния). Экспериментально подтверждено, что для активно-импульсных ОЭС с селекцией помехи обратного рассеяния качество изображений объектов, экранированных мутными средами, может быть почти на порядок выше, чем при работе с постоянно открытым приемником. На качество изображения объектов в системах видения с управляемым приемом влияют не только оптическая протяженность трассы наблюдения, но и средние размеры частиц, а также их рассеивающие и поглощающие свойства.

Представлены результаты экспериментальных исследований пространственных характеристик постфиламентационных световых каналов в воздухе, образованных фемтосекундными импульсами Ti:Sapphire-лазера с различной энергией для фокусированных и коллимированных пучков. Установлено, что для фокусированных пучков, в дальней зоне от области филаментации, угловая расходимость каналов в десятки раз ниже угловой расходимости пучка в целом. Угловая расходимость каналов с увеличением энергии импульса сначала существенно уменьшается, затем переходит в режим насыщения. Для коллимированных пучков, на фиксированной дистанции от источника, повышение энергии импульса также приводит к стабилизации поперечного размера канала.

По результатам многолетних наблюдений собственного излучения верхней атмосферы Земли в Восточной Сибири исследуются особенности сезонного хода атмосферной эмиссии атомарного кислорода [OI] 557,7 нм. Отмечается качественное подобие сезонным вариациям эмиссии 557,7 нм, полученным в предшествующие десятилетия на других среднеширотных станциях Северного полушария. Некоторые отличия заключаются в менее выраженном летнем максимуме и существенно более низких значениях интенсивности эмиссии 557,7 нм в апреле и последующие три месяца. Значимые коэффициенты корреляции между среднемесячными значениями интенсивности эмиссии 557,7 нм и индексами солнечной активности F_10,7 получены только для осенних и зимних месяцев. Рассматриваются возможные причины и явления, формирующие сезонный ход атмосферной эмиссии 557,7 нм. В работе использовались данные наблюдений, выполненные в Геофизической обсерватории ИСЗФ (52° с.ш., 103° в.д.) в 1997-2016 гг.

Проведены измерения потоков метана и диоксида углерода с использованием переносных статических камер в подзоне южной и средней тайги Западной Сибири в период с 16 по 24 августа 2015 г. Измерения осуществлялись в двух пунктах: в Бакчарском р-не Томской обл. в условиях экосистем, типичных для данного региона (на границе «олиготрофное болото-лес» и в заболоченных лесах), а также в заболоченном лесу около пос. Шапша в Ханты-Мансийском автономном округе. Наибольшие значения удельных потоков метана были зарегистрированы на участке горевшего березового леса избыточного увлажнения (медиана 6,96; нижний и верхний квартили 3,12 и 8,95 мгС × м^-2 × ч^-1 соответственно). Наименьшие значения этих параметров (среди указанных выше пунктов измерений) были отмечены в лесах периодического сезонного заболачивания (медиана, нижний и верхний квартили составили -0,08; -0,14 и -0,03 мгС × м^-2 × ч^-1 соответственно). Полученные данные могут быть использованы при расчете региональных потоков метана из заболоченных лесов для оценки их влияния на общий баланс парниковых газов в атмосфере.

Проанализировано крупнейшее внезапное стратосферное потепление (ВСП), зарегистрированное в январе 2009 г. Показано, что произошедшее необратимое расщепление и последующее разрушение арктического циркумполярного вихря вызвали аномально раннюю перестройку циркуляции стратосферы. Проведен анализ динамики вертикальных профилей температуры над станциями Ню-Олесунн и Алерт, отражающий распространение потепления из средней стратосферы до верхней тропосферы и эволюцию тропопаузы. Рассмотрено нехарактерное поведение общего содержания озона в пределах Арктической области в зимне-весенний период 2009 г. после ВСП, препятствовавшего восстановлению зимнего режима циркуляции.

Анализируется роль инструментов дистанционного зондирования в улучшении понимания свойств пограничного слоя атмосферы. Показано, каким образом региональные синоптические модели могут служить инструментом обратного анализа (hindcasting) при изучении и совершенствовании моделей пограничного слоя. Предложена методика оценки качества воспроизведения пограничного слоя в этих моделях по данным дистанционных измерений.

Контуры спектральных линий для малых смещенных частот используются при обработке экспериментальных спектров в решении обратной задачи вычисления столкновительных параметров контура [1]. Их различия обусловлены разными физическими условиями (сильные / слабые столкновения, большие / малые давления и др.). Множество различных контуров применяется для исследования параметров спектральных линий молекул диоксида углерода, метана, метилгалидов и т.д. При систематизации параметров спектральных линий разнообразие контуров приводит к усложнению структур данных в информационных системах (ИС) и структур индивидов, используемых для описания свойств спектральных данных, характеризующих контур линии, в онтологиях молекулярной спектроскопии. Дана краткая классификация контуров линий и их параметров, приведены результаты систематизации спектральных данных, относящихся к разным контурам спектральных линий, используемых при обработке спектров молекулы диоксида углерода. Для загрузки измеренных и рассчитанных параметров контуров спектральных линий, встречающихся в цифровой библиотеке ИС W@DIS, построена система импорта соответствующих спектральных данных. Разработано программное обеспечение для автоматического описания свойств импортированных решений. Основные свойства данных, формируемые в системе ИС W@DIS, связаны с описанием результатов анализа качества импортированных данных.

Экспериментально исследована возможность определения параметров ветровой турбулентности: кинетической энергии турбулентности, ее скорости диссипации и внешнего масштаба турбулентности - из данных, измеряемых когерентным доплеровским лидаром Stream Line с использованием конического сканирования зондирующим пучком при различных состояниях пограничного слоя атмосферы. Установлено, что в слое интенсивного перемешивания структура турбулентности хорошо описывается моделью Кармана и оценки параметров турбулентности могут быть получены из лидарных данных с достаточно высокой точностью. В ночное время при устойчивой температурной стратификации определение внешнего масштаба турбулентности с использованием модели Кармана не представляется возможным.

Рассмотрен лазерный флуоресцентный метод обнаружения стрессовых состояний растений. Для длины волны возбуждения флуоресценции 532 нм приведены результаты обработки экспериментальных спектров флуоресценции растений в нормальном и стрессовых состояниях, вызванных различными факторами. Проведен сравнительный анализ вариантов спектральных диапазонов регистрации флуоресцентного излучения растений. Показано, что для задачи мониторинга растительности наилучшими с точки зрения надежности обнаружения стрессовых состояний растений являются спектральные диапазоны с центральными длинами волн 685 и 740 нм.

Разработан метод организации оптимальной сети станций мониторинга выбросов опасных для здоровья человека газов и аэрозолей известными источниками при техногенных авариях и/или террористических актах. Построенная сеть станций позволяет зафиксировать выбросы в любых реальных метеологических условиях. Выполнен анализ основных особенностей тестовых вариантов сетей в зависимости от порога чувствительности измерительных приборов и высоты, на которой расположен мгновенный точечный источник.