Главная – Журналы – Оптика атмосферы и океана 2022 номер 11

Представлены рассчитанные интенсивности трех полос поглощения 1-0, 2-0 и 3-0 радиоактивного изотополога хлористого водорода H³⁶Cl. Интенсивности линий были рассчитаны с использованием параметров эффективного дипольного момента, полученных с помощью изотопических соотношений из параметров одного из самых распространенных изотопологов этой молекулы H³⁵Cl. Параметры Н³⁵Cl были подогнаны к интенсивностям линий, представленным в базе данных HITRAN2020.

С помощью перестраиваемого диодного лазера исследован спектр метана в области мультиплетов R (3) и R (4) первого обертона валентного колебания n₃ в диапазоне температур 298-720 К. Разработана процедура измерения и калибровки частоты лазерного излучения с помощью высокостабильного интерферометра Фабри-Перо. Измерены константы столкновительного уширения линий метана азотом при высоких температурах.

Представлены результаты экспериментальных исследований спектров поглощения чистого NH₃ в областях 6604,3-6606,3 и 6611,6-6613,5 см^-1 при комнатной температуре и давлении NH₃ 0,002-0,04 атм. Измерения проводились в отделе диодной лазерной спектроскопии Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН на высокочувствительном диодном лазерном спектрометре высокого разрешения с отношением сигнал/шум ~ 1400. Спектры анализировались с использованием контура Фойгта. Представлены результаты восстановления параметров спектральных линий поглощения: положения центров, интенсивностей, коэффициентов столкновительных самоуширений и сдвигов. Проведено сравнение с параметрами из базы данных HITRAN. Обнаружено двукратное отличие измеренных значений интенсивностей линий от значений, приведенных в HITRAN.

Оценен спектр поглощения стабильных димеров в длинноволновом крыле вращательной полосы Н₂О на основе имеющихся экспериментальных данных по континуальному поглощению Н₂О в этой области и расчетов, произведенных по асимптотической теории крыльев линий. В расчетах использовался контур спектральной линии вращательной полосы, описывающий спектральное и температурное поведение континуального поглощения Н₂О в интервале 8-12 мкм. Полученный спектр стабильных димеров не противоречит расчетам с димерной моделью континуального поглощения.

Азотная кислота играет важную роль в химии атмосферы, поэтому в настоящее время ее содержание активно измеряется различными методами и приборами. Наземный метод (измерения солнечного ИК-излучения Фурье-спектрометрами высокого спектрального разрешения Bruker Optics IFS 125HR) позволяет определять не только общее содержание HNO₃, но и ее содержание в отдельных атмосферных слоях. Анализ рядов содержания HNO₃ на станции NDACC St. Petersburg за 2009-2021 гг. показал, что в среднем в рассматриваемых спектроскопических измерениях содержится около трех независимых параметров, что позволяет получать информацию о содержании HNO₃ в нескольких слоях атмосферы. Средняя случайная погрешность определения содержания HNO₃ составляет 3,9; 14 и 1,6% для всей толщи атмосферы, тропосферы (ниже 15 км) и стратосферы (выше 15 км) соответственно. Таким образом, данный метод более чувствителен к изменениям стратосферного, чем тропосферного содержания HNO₃. Поглощение солнечного излучения азотной кислотой в измеряемых спектрах перекрывается с поглощением водяным паром, поэтому информативность и точность измерений HNO₃ максимальны в зимнее время и минимальны в летнее: зимой измерения проходят преимущественно при низком Солнце и низком влагосодержании в атмосфере, летом - наоборот.

Представлены результаты сопоставления временных ходов высоты слоя турбулентного перемешивания, определяемой из высотно-временных распределений скорости диссипации кинетической энергии турбулентности и из высотно-временных распределений градиентного числа Ричардсона. Установлено, что лишь в условиях неустойчивости пограничного слоя атмосферы за счет конвекции оценивание высоты слоя турбулентного перемешивания из высотно-временных распределений числа Ричардсона дает результаты, близкие к получаемым из распределений скорости диссипации кинетической энергии турбулентности. В других случаях оценки высоты слоя перемешивания по числу Ричардсона могут оказаться значительно заниженными.

Рассмотрено явление отражения светового излучения от ориентированных в атмосфере кристаллических частиц, а также физические закономерности и возможные условия, способствующие его возникновению. По данным экспериментальных наблюдений проведен анализ зарегистрированных световых пятен, возникающих при отражении излучения от слоев таких частиц. Описан вариант регистрации зеркальных слоев с помощью панорамно-оптической станции (система AllSky).

Анализируются производные по времени и пространственным координатам от произведений температуры воздуха и компонентов вектора ветра при их разложении на детерминированные, мезо-гамма-масштабные и турбулентные составляющие. Для анализа использовались экспериментальные данные, полученные в приземном слое атмосферы с помощью ультразвуковых анемометров-термометров. Проведены оценка величин и диапазонов изменения производных, содержащих вариации полей температуры и ветра мезо-гамма-масштаба, а также их сравнение с производными от компонентов, включающих только турбулентные составляющие.

Исследуется влияние физических параметров подстилающей поверхности суши в районе Санкт-Петербурга на численный прогноз метеоэлементов. Эксперименты проводились с 14 по 22 июня 2015 г., когда в Санкт-Петербурге наблюдались случаи интенсивного проявления городского острова тепла (ГОТ) - положительная разность температур между городом и сельской местностью. Проведены контрольный эксперимент с параметрами урбанизированной поверхности, заданными по умолчанию, и серии расчетов численной модели с последовательным изменением некоторых из этих параметров, выбранных на основе анализа исследований по схожей тематике. Установлено, что прогностические приземные метеорологические поля чувствительны к изменению влагосодержания почвы, параметра шероховатости, коэффициента тепловой инерции почвы, альбедо и излучательной способности поверхности. В соответствии с результатами экспериментов подготовлен финальный эксперимент - с совместным изменением физических параметров городской поверхности. По расчетам, в прогностические сроки с максимальным проявлением ГОТ разница приземных температур между контрольным и финальным прогнозами достигала 2° для области, соответствующей центру Санкт-Петербурга. Изменение параметров урбанизированной поверхности может оказывать влияние на прогноз метеорологических полей в радиусе до 150 км от центра мегаполиса.

В виде аналитической формулы установлены условия применимости закона Бугера-Ламберта-Бера для аэрозольных облаков с частицами, диаметры которых намного превышают длину волны фотонов. Оцениваются поправки к этому закону, обусловленные дифракционным рассеянием и геометрией измерительного прибора. Полученная формула полезна для обработки однократных опытов, которые по каким-либо причинам нельзя повторить.

Приведены результаты численной оценки предельной чувствительности метода обнаружения паров нитросоединений в атмосфере на основе лазерной фрагментации/лазерно-индуцированной флуоресценции (ЛФ/ЛИФ). Расчеты выполнены с использованием разработанной кинетической модели процесса ЛФ/ЛИФ. учтено влияние атмосферного диоксида азота как ограничителя чувствительности метода при работе в условиях реальной атмосферы. Показано, что, если концентрация диоксида азота в атмосфере не превышает значение в 10 ppb, предельно-обнаружимые концентрации паров нитробензола и орто -нитротолуола составляют единицы ppb. рименяемый обычно для обнаружения нитросоединений метод моноимпульсного возбуждения (one-color) не позволяет добиться максимальной эффективности ЛФ/ЛИФ.

Приводятся оценки оптической толщи атмосферы над пиком Терскол. Оптическая толща представлена в виде величины, зависящей от коэффициентов поглощения, определяемых в основном водяным паром и кислородом. Расчеты выполнены при ясном небе без учета аэрозольных компонент. Рассмотрены вариации водяного пара как основного фактора, определяющего ослабление излучения в атмосфере в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах спектра. Оценена средняя оптическая толща атмосферы с применением моделей MPM Liebe и MOLIERE (в конфигурациях JPL и HITRAN) для частот 100, 150 и 225 ГГц.

Исследован электрофизический процесс в разрядном контуре лазера на парах меди (ЛПМ) с промышленной газоразрядной трубкой LT-10Cu. Показано, что накачка активной среды ЛПМ осуществляется в два этапа. Первый (подготовительный) этап - зарядка емкостных составляющих разрядного контура лазера от накопительного конденсатора, второй - непосредственно накачка активной среды. Переход происходит от первого этапа ко второму происходит в результате пробоя. Показано, что в этих условиях можно реализовать практический КПД ЛПМ ~ 1% в схемах накачки со звеньями магнитного сжатия и ~ 2,5-3% при отсечке энерговклада после импульса генерации. Рассмотрены условия реализации режима отсечки энерговклада после импульса генерации