Главная – Журналы – Оптика атмосферы и океана 2018 номер 6

Проведен анализ измерений солнечного фотометра CIMEL СЕ 318 международной сети наблюдений AERONET вблизи Санкт-Петербурга. Определены типичные аэрозольные оптические характеристики в регионе - аэрозольная оптическая толщина, параметр Ангстрема и альбедо однократного рассеяния, а также масштаб их вариаций. Выявлены некоторые закономерности наблюдаемой временной изменчивости параметров аэрозоля в Северо-Западном регионе Российской Федерации. Информация дополнена анализом данных одновременных наблюдений ближайших станций AERONET в Эстонии и Финляндии, а также результатов спутниковых измерений и данных реанализа MERRA.

Исследована изменчивость временных рядов интегрального влагосодержания атмосферы и приземного парциального давления водяного пара для территории Европы за многолетний период. Основной вклад в дисперсию вариаций как интегрального, так и приземного влагосодержаний вносят сезонные вариации - 60-70%, мезомасштабные процессы - 7-17%, синоптические - 17-27%. Вклад линейного тренда в общую дисперсию изменчивости влагосодержания атмосферы на территории Европы составляет менее 1%. Показано, что межгодовая изменчивость влагосодержания атмосферы проявляется как в квазипериодических вариациях среднегодовых значений, так и в вариациях интенсивности синоптических процессов. Установлена нерегулярная когерентность вариаций индексов циркуляции и приземного парциального давления водяного пара на территории Европы с периодами 2-3 года, 5-6, 8-11 и 10-13 лет.

Предложены модели оценивания средних и максимальных концентраций химически активных примесей в поперечных сечениях шлейфа их выноса от удаленного стационарного источника. Апробация моделей проведена на данных самолетного зондирования многокомпонентного загрязнения зимней атмосферы Норильского промышленного района. Численно исследован процесс активного перехода газ ® частица, наблюдаемый на удалении 58-103 км от источника выбросов. Получены средние и максимальные оценки скоростей окисления серы в зимней полярной атмосфере, которые составили 0,027-0,034 и 0,055-0,07 ч^-1 соответственно.

Исследованы основные моды изменчивости поля осадков над Монголией и югом Восточной Сибири в июле. Использованы данные об атмосферных осадках архива GPCC с 1979 по 2013 г. Выполнено разложение межгодовых вариаций поля июльских осадков по естественным ортогональным функциям (ЕОФ) для двух областей: «большой» (90-120° в.д.; 35-70° с.ш.) и «малой», охватывающей бассейн Селенги (96-110° в.д.; 46-54° с.ш.). Рассчитаны суммарные значения количества осадков, выпадавших в бассейне Селенги в июле. Согласно полученным оценкам первая и вторая ЕОФ (ЕОФ1 + ЕОФ2) в сумме выбирают 32,3 и 48,9% общей изменчивости для «большой» и «малой» областей соответственно.

На основе данных мониторинга электрических величин приземного слоя атмосферы в Томске в 2006-2017 гг. исследованы их медленные вариации, связанные с прохождением кучево-дождевых облаков и сопутствующих атмосферных явлений в теплый и холодный периоды года. Всего рассмотрено 463 и 210 случаев для теплого и холодного периодов соответственно. Проведен статистический анализ медленных вариаций градиента потенциала электрического поля. Показано, что распределение общей длительности медленных вариаций градиента потенциала описывается степенным распределением (распределение Парето). Данное распределение в теплый период года аппроксимируется двумя участками, а в холодный период - одним.

На реалистичном сценарии оценки загрязнения атмосферы г. Новосибирска по данным системы мониторинга изучена эффективность прямого алгоритма вариационного усвоения данных с квазинезависимым усвоением данных на отдельных шагах схемы расщепления. Для работы в условиях редкой измерительной сети предложен алгоритм с минимизацией пространственной производной функции неопределенности (управления), за счет которой и производится усвоение данных. Это увеличивает гладкость восстановленных функций неопределенности, что положительно влияет на качество восстановления в рассмотренном сценарии.

Работа посвящена численному моделированию гидравлического режима дельты р. Лены на основе системы уравнений Сен-Венана для неустановившегося движения речного потока в одномерном приближении. Численное решение дифференциальных уравнений Сен-Венана основано на использовании абсолютно устойчивой неявной разностной схемы и специально разработанного метода прогонки по графу типа «дерево» для разветвленных и закольцованных участков речной сети. Представлены результаты расчета распределения расхода воды по основным протокам дельты, а также сравнение результатов моделирования стока на гидоропостах Оленёкской протоки с данными натурных измерений 2005 г.

Гидрохимические исследования проведены на территории нефтедобывающих предприятий Томской обл., расположенных в пойме рр. Об и Васюган. Установлено, что наибольшую долю в общую оценку степени загрязнения рек, протекающих по территории месторождений, вносят нефтепродукты, концентрация которых превышает ПДК в 3-5 раз. [R1] Содержание хлоридов, сульфатов, кальция, солей тяжелых металлов и магния превышает предельно допустимые нормы в несколько десятков раз. В составе загрязняющей нефти идентифицированы наиболее опасные для здоровья человека ароматические соединения, среди которых пирены, флуорантены, хризены, бензантрацены, составляющие группу канцерогенов. Основное влияние на качество воды оказывает поверхностный сток с нефтезагрязненной территории водосборного бассейна рек. Объем выноса нефтепродуктов в речную сеть Оби, на территории Советского месторождения, за весенний период 2014 г. составил 3,2 т, годовой сток - 4,9 т. Данные геохимических исследований перспективно использовали для картографирования зон разливов нефти с применением ГИС-технологий и планирования профилактических мероприятий по локализации и восстановлению загрязненных участков в районах нефтегазодобывающих комплексов.

Представлен новый алгоритм для решения задачи рассеяния света на невыпуклых кристаллических частицах, характерных для перистых облаков. За основу был взят разработанный в ИОА СО РАН алгоритм трассировки пучков для частиц выпуклой формы. Новый алгоритм применен для решения задачи рассеяния света на частицах типа «столбик с углублениями» (hollow-column) и агрегатах гексагональных ледяных столбиков. Алгоритм находится в свободном доступе с открытым исходным кодом.

Исследованы адсорбционные и фотосорбционные свойства частиц осажденного аэрозоля из плазмотронного оксида цинка в условиях окружающего воздуха. Проведен анализ состава поверхностного слоя, который адсорбирован на частицах оксида цинка. Изучены кинетические закономерности темновых и фотостимулированных процессов. Определены квантовый выход и спектральная зависимость квантового выхода фотоадсорбции оксида азота.

Разработан и изготовлен четырехканальный фотоэлектрический счетчик сальтирующих песчинок для измерения флуктуаций концентраций сальтирующих песчинок на опустыненных территориях и функции распределения сальтирующих песчинок с размерами больше 30 мкм. Приведены результаты измерений флуктуаций концентрации и распределения по размерам сальтирующих песчинок. Показано, что при измерениях на опустыненной территории вблизи р. Волги форма вертикального профиля концентрации сальтирующих песчинок в диапазоне высот от 3 до 7 см в среднем оставалась неизменной. Функция распределения сальтирующих песчинок по размерам на опустыненной территории с удовлетворительной точностью аппроксимируется логнормальным распределением в области максимума и заметно отличается от логнормального при больших и малых размерах песчинок.

Представлены результаты экспериментального исследования дисперсного состава жидко-капельного аэрозоля в факеле распыла центробежных форсунок. Для определения размеров капель в факеле распыла с помощью метода измерения малоугловой индикатрисы рассеяния использована новая схема экспериментальной установки. Проведен параметрический анализ, по результатам которого получено критериальное соотношение для максимального размера капель в факеле распыла центробежной форсунки. Показано, что спектр размеров капель в факеле распыла соответствует гамма-распределению.

Анализируется динамика послойной изменчивости аэрозольного загрязнения снежного покрова в циркуляционных условиях в зимний период на площадке обсерватории «Фоновая» (Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, г. Томск) в низовьях р. Томи. Охарактеризован химический состав снежного покрова в пункте наблюдений. Установлено, что в элементном составе аэрозольного вещества, аккумулированного в снежной толще, устойчиво проявляется типоморфная ассоциация элементов-индикаторов, связанных с угледобычей. Геохимически обосновывается вывод о сезонном воздействии на аэрозольное поле обсерватории «Фоновая» предприятий угледобывающего комплекса, находящихся к югу от исследуемой территории. Показано, что выявление удаленных источников аэрозольного загрязнения снежного покрова целесообразно строить на основе морфометрического анализа рельефа территории и ретроспективной оценки временной изменчивости показателей, отражающих влияние метеорологических факторов (соотношения дисперсных фракций приземного аэрозоля, ветрового режима, интенсивности снегопадов), и в контексте особенностей послойного распределения в снежной толще индикаторных групп типоморфных элементов, характеризующих конкретные типы предприятий.

Рассмотрены различные способы распыления твердофазных частиц: импульсный, электростатический и пневматический. Проведен модельный эксперимент по осаждению взвешенных в воздушной среде мелкодисперсных частиц полимерного вещества - поливинилпирролидона. Проанализировано изменение концентрации исследуемых аэрозольных частиц при ультразвуковом осаждении. Экспериментальное исследование показало, что электростатическая генерация аэрозоля значительно увеличивает скорость осаждения частиц с применением ультразвука.