Главная – Журналы – Оптика атмосферы и океана 2019 номер 4

Рассмотрены результаты определения общего содержания СО в столбе атмосферы из измерений спектров солнечного излучения на наземных Фурье-спектрометрах, расположенных на станциях в Санкт-Петербурге (59,88° с.ш., 29,83° в.д.) и Коуровке (57,038° с.ш., 59,545° в.д.). Сделаны оценки влияния различия в параметрах линий поглощения СО в современных спектроскопических базах данных на точность восстановления атмосферного содержания СО из спектров высокого разрешения.

Исследуются сезонные изменения высотного распределения скорости ветра в районе оз. Байкал для Байкальской астрофизической обсерватории Института солнечно-земной физики СО РАН в связи с задачей разработки адаптивной оптической системы Большого солнечного вакуумного телескопа. Проанализированы данные реанализа NCEP/NCAR с 1948 по 2016 г. Рассчитаны средние и медианные значения, первый и третий квартили профилей скорости ветра до высоты 32,5 км для каждого месяца. Восстановлен сезонный ход высоты тропопаузы. Предложена модель профиля скорости ветра, особенностью которой является учет скорости ветра на уровне 200 гПа как астроклиматического показателя качества изображений.

С помощью алгоритма модифицированной двойной локальной оценки метода Монте-Карло моделируются импульсные реакции подводного канала связи вне прямой видимости на рассеянном излучении для базовых расстояний между источником и приемником от 10 до 100 м на длине волны 0,5 мкм. На их основе оценены мощности принимаемого излучения и максимальные скорости передачи информации.

Рассматривается методика обработки данных измерений 4- и 9-канального прозрачномеров, разработанных в отделе оптики и биофизики моря Морского гидрофизического института и активно использующихся в экспедиционных исследованиях. На основе данных (28-31.07.2015 г. и 9-10.09.2015 г.) натурных измерений показателя ослабления света 9-канальным прозрачномером получена система ортогональных функций для прибрежных вод Черного моря в районе г. Севастополя. Она используется для восстановления спектрального распределения показателя ослабления в широком диапазоне длин волн по измерениям в двух (460 и 625 нм) участках спектра. Предлагаемая методика использована для расчета биооптических характеристик по результатам измерений показателя ослабления света в двух экспедициях научно-исследовательского судна «Бирюза» 09-10.09.2015 г. и 12-13.09.2016 г. в прибрежных водах в районе г. Севастополя. Основные особенности полученных распределений показателей поглощения растворенным органическим веществом и рассеяния взвесью связаны с выходом на поверхность моря плюмов, образующихся из сточных вод, вытекающих из аварийного разрыва коллектора сбросового устройства.

Исследованы условия генерации ТГц-излучения в плазме филамента, создаваемого в воздухе фемтосекундными импульсами излучения при аберрационной фокусировке в одноцветной и двухцветной оптических схемах. Продемонстрирована возможность управления диаграммой направленности ТГц-излучения путем приложения электрического поля и внесения разной степени аберрационных искажений в лазерный пучок.

Приведены результаты комплексных экспериментальных исследований газовых примесей и вертикальной структуры аэрозоля в атмосфере над оз. Байкал в июле 2018 г. на борту научно-исследовательского судна «Академик В.А. Коптюг». Одновременно наблюдения велись на стационаре «Боярский», расположенном в юго-восточной части оз. Байкал. Приведено краткое описание используемой в экспериментах аппаратуры, а также обсуждаются некоторые предварительные результаты анализа полученных данных.

Представлены результаты экспериментальных исследований акустического поля, генерируемого сверхзвуковой струей на вертикальной струйной установке Института теоретической и прикладной механики СО РАН. Измерения выполнены с помощью 9 микрофонов, размещенных симметрично относительно оси струи. Анализируются форма фазового фронта звуковой волны, спектры широкополосного акустического шума и дискретных составляющих с высоким временным и пространственным разрешением. Показано, что структура турбулентности в акустическом поле неоднородная и формируется несколькими источниками.

Представлены результаты анализа структуры сильных порывов ветра в приземном слое атмосферы над урбанизированной территорией и естественным ландшафтом. Использованы экспериментальные данные, полученные с помощью ультразвуковых анемометров-термометров на высотах 5 и 10 м (естественный ландшафт) и 17 м (урбанизированная территория) над уровнем подстилающей поверхности. Проведена оценка вкладов продольной и ортогональной составляющих в порывы ветра. Выявлено, что непосредственно в порывах ветра имеет место некоторое преимущество движений вправо от основного потока и сверху вниз.

Рассмотрена двухкомпонентная энергобалансовая модель климата (ЭБМ), позволяющая оценивать неравновесный отклик среднеглобальной приповерхностной температуры (т.е. реакцию земной климатической системы) на радиационный форсинг, генерируемый атмосферными аэрозолями и радиационно-активными газами в соответствии с заданными сценариями изменения их содержания в атмосфере. Аналитически получено выражение для импульсной переходной функции ЭБМ. Реакция климатической системы на произвольное внешнее радиационное воздействие вычисляется как свертка двух функций: импульсной переходной функции и функции, описывающей радиационный форсинг. Сравнительный анализ результатов численных расчетов, выполненных для двух идеализированных сценариев радиационного форсинга (ступенчатое и линейно растущее радиационное возмущение), и точного решения, полученного аналитически, демонстрирует достаточно высокую точность метода. С использованием импульсной переходной функции выполнена оценка отклика среднеглобальной приповерхностной температуры в ответ на радиационный форсинг, задаваемый в соответствии с несколькими сценариями увеличения содержания в атмосфере парниковых газов (четыре RCP-сценария) и вулканического аэрозоля (извержение вулкана Пинатубо в 1991 г.). Поскольку рассмотренный в настоящей работе метод оценки отклика климатической системы на радиационный форсинг достаточно точен и малозатратен с вычислительной точки зрения, он может быть использован для экспресс-анализа реакции климатической системы на произвольное радиационное возмущение, генерируемое природным и антропогенным аэрозолем, а также радиационно-активными газами, в том числе парниковыми.

Описана разработанная математическая модель системы адаптивного управления составного главного зеркала телескопа, схожего по характеристикам с международным проектом космического телескопа «Миллиметрон». Приводятся результаты численного моделирования системы адаптивного управления с учетом ограничений аппаратно-программной реализации. По результатам симуляции проведена оценка погрешности поддержания формы составного главного зеркала, подтверждающая применимость разработанной математической модели.

Приведены результаты разработок новых методик и технических средств, позволяющих использовать малогабаритные беспилотные летательные аппараты для проведения экологического мониторинга морских акваторий согласно требованиям международной конвенции МАРПОЛ 73/78. Представлены итоги создания аппаратно-программного комплекса системы распознавания нефтяных разливов с использованием элементов искусственного интеллекта, а также результаты лабораторных экспериментов по идентификации разливов нефтепродуктов методами лазерной индуцированной флуоресценции и регистрации спектра восходящего солнечного излучения.

Представлены результаты оценки успешности прогноза обледенения воздушного судна (ВС) при использовании дистанционного способа определения зон его возможного обледенения в нижнем километровом слое. Оценка проводилась на основе расчета предупрежденности наличия опасного метеорологического явления, в данном случае обледенения ВС. Описана методика расчета предупрежденности наличия явления, которая соответствует методике, используемой в авиационных прогностических подразделениях для расчета оправдываемости. Эта методика учитывает не только время, но и высоту. Проведенные расчеты показали, что предложенный дистанционный способ успешно спрогнозировал обледенение ВС как по формуле Годске, так и по модели Шульца-Политович.