Главная – Журналы – Поиск по журналам

Точные измерения концентрации закиси азота, мощного парникового газа, в атмосфере Земли важны для моделирования радиационного баланса нашей планеты. Представлены измеренные коэффициенты уширения и сдвига линий N₂O давлением воздуха при комнатной температуре для 82 колебательно-вращательных переходов в полосе (00⁰2) ← (00⁰0), вращательное квантовое число m меняется от 3 до 54. Измерения проведены на Фурье-спектрометре IFS-125M со спектральным разрешением 0,0056 см^-1. Вычисленные коэффициенты уширения и сдвига линий получены полуклассическим методом, модифицированным включением в расчетную схему корректирующего фактора. Определенные нами параметры сравнивались с представленными в литературе и в современных базах спектроскопических данных. Выявлена колебательная зависимость полуширин линий для валентного колебания ν₃.

Для пяти изотопологов молекулы SO₂: ³²S¹⁶O₂, ³⁴S¹⁶O₂, ³³S¹⁶O₂, ³²S¹⁸O₂, ³²S¹⁶O¹⁸O, получены параметры эффективного колебательного гамильтониана из подгонки к имеющимся экспериментальным данным, а также с использованием основных соотношений теории изотопозамещения. Экспериментальные колебательные уровни энергии восстанавливаются с полученными параметрами с точностью не хуже 0,025 см^-1 для симметричных изотопологов. Проведено сравнение найденных колебательных уровней энергии с данными вариационного расчета, при этом исправлены квантовые числа для 93 колебательных состояний. Полученные данные могут быть полезны при идентификации и моделировании инфракрасных спектров, образованных переходами на высоковозбужденные колебательные состояния изотопологов диоксида серы, а также при анализе «горячих» спектров.

Представлены результаты апробации метода восстановления недостающих данных по спутниковым изображениям на основе результатов трехмерного гидродинамического моделирования. Метод протестирован на четырех основных биооптических параметрах: концентрация хлорофилла-а и феопигментов (TChl), показатель поглощения света пигментами фитопланктона ( a _ph(678)) и неживым органическим веществом ( a _CDM(438)), показатель обратного рассеяния света ( b _bp(438)). Результаты, полученные на основе объединенного продукта, сравнивались с наблюдениями in situ , выполненными в апреле-мае 2019 г. на НИС «Профессор Водяницкий». Отклонение TChl по данным MODIS и моделирования относительно наблюдений in situ составило 1,8 и 2,2 мг × м^-3 соответственно. Анализ среднесуточных значений биооптических параметров, полученных при регулярном усвоении данных MODIS в гидродинамическую модель, позволил отследить их сезонные изменения в центральной части бассейна Азовского моря. Среди исследуемых биооптических параметров выделяется четкая сезонная изменчивость TChl при среднегодовом значении 2,98 ± 1,22 мг × м^-3. Изменения a _CDM(438) и b _bp(438) характеризуются двумя периодами наибольших значений: весенним (с марта по май) и осенним (с августа по октябрь), с соответствующими среднегодовыми 0,42 ± 0,15 и 0,10 ± 0,03 м^-1. Максимумы изменений a _ph(678) отмечаются с июля по октябрь при среднегодовом 0,04 ± 0,03 м^-1. Предложенный метод использует преимущества данных дистанционного зондирования, расширяющих возможности оперативного океанологического мониторинга, и моделирования, позволяющих заполнить информационные пропуски. Полученные результаты обеспечивают полные непрерывные наборы данных о распределении основных биооптических показателей, имеющие решающее значение при прогнозировании экологического состояния морских бассейнов.

Сопоставление данных спутниковых измерений с результатами измерений с помощью других средств - важнейшая и необходимая составляющая валидации спутниковых данных. В настоящей работе сопоставлены результаты спектрометрических измерений содержания NO₂ в атмосфере с помощью спутникового прибора OMI (Ozone Monitoring Instrument) в 2004-2020 гг. с данными наземных сумеречных зенитных измерений на 14 станциях сети по обнаружению изменений состава атмосферы (Network for the Detection of Atmospheric Composition Change - NDACC). Получены широтные распределения содержания NO₂ и характеристик сопоставления: разности содержаний, коэффициентов корреляции и линейной регрессии между спутниковыми и наземными данными. Предложены критерии поверки межгодовых и долговременных изменений содержания NO₂ по данным OMI на основе результатов наземных измерений. Выявлены широтные - полушарные и региональные - особенности соответствия между спутниковыми и наземными данными. Получена существенно новая информация о зависимости характеристик сопоставления от уровня загрязнения нижней тропосферы окислами азота, а также временного масштаба вариаций NO₂: межсуточного, сезонного и межгодового. Результаты будут полезны при анализе изменчивости NO₂ по данным OMI.

Представлены результаты дистанционного зондирования дымового шлейфа над модельным очагом природного пожара с использованием специализированного лидара, принцип работы которого основан на эффекте увеличения обратного рассеяния, регистрирующего оптическую турбулентность. Расстояние до очага горения составляло 1600 м, площадь модельного пожара варьировалась: 1, 9 и 25 м². Установлено, что во время горения лидар фиксировал повышение эхосигнала в основном приемном канале, регистрирующем аэрозольное рассеяние и турбулентную компоненту, относительно эхосигнала в дополнительном приемном канале, регистрирующем только аэрозоль. Ширина дымового шлейфа не превышала 20 м, повышение основного эхосигнала наблюдалось сразу за шлейфом в интервале расстояний от 0 до 600 м. В данном эксперименте шлейф теплого дыма действовал как фазовый экран, который изменял когерентную структуру лазерного пучка. После завершения интенсивного горения температура внутри шлейфа быстро понижалась и лидар фиксировал только содержание аэрозоля. Появление аэрозольной и турбулентной составляющей в эхосигнале, отражающих повышение концентрации аэрозоля и интенсивности турбулентности, однозначно указывает на очаг горения. Проведено сравнение лидарной оценки значений структурной характеристики показателя преломления C_n² на высоте 10 м над очагом горения с данными ультразвуковой метеостанции АМК-03 на высоте 3 м и результатами моделирования низового природного пожара, опубликованными ранее. Применение турбулентного лидара является перспективным способом обнаружения малых очагов горения, в том числе бездымного или с низким выбросом конденсированных продуктов горения.

С целью решения проблемы, связанной с тем, что матрица коэффициентов многомерной модели c ошибками в переменных (ММОП) содержит постоянные столбцы, модель ММОП расширена до частичной многомерной модели с ошибками в переменных (Ч-ММОП) и предложен новый алгоритм модели Ч-ММОП, основанный на принципе частичной модели с ошибками в переменных (Ч-МОП) и непрямой корректировке. Алгоритм прост и легко реализуем. Для проверки используется пример преобразования координат, а результаты сравниваются с существующим алгоритмом модели ММОП; они показывают эффективность предлагаемого алгоритма. Наконец, алгоритм Ч-ММОП применяется к многоточечной серой модели (МСМ(1,N)) мониторинга оседания грунта. Результаты показывают, что модель Ч-ММОП, предлагаемая в данной статье, лучше учитывает влияние ошибок точек мониторинга, а результаты хорошо соответствуют реальной ситуации.

Изучение распространения в пространстве и времени парниковых газов, а также оценка потоков с поверхности Земли этих газов с помощью системы усвоения данных представляет собой актуальную задачу мониторинга состояния окружающей среды. Одним из подходов к оценке потоков парниковых газов является подход, основанный на предположении, что потоки постоянны в заданной подобласти и на заданном временном интервале (порядка недели). Это обусловлено как необходимостью эффективной реализации алгоритма, так и свойствами используемых в таких задачах данных наблюдений. Современные задачи оценки потоков парниковых газов с поверхности Земли имеют большую размерность, поэтому обычно рассматривается вариант, в котором оцениваемой переменной являются потоки, а модель переноса и диффузии входит в оператор наблюдения. При этом возникает проблема использования больших окон усвоения, в пределах которых оцениваются значения потоков на нескольких временных интервалах. В работе рассматривается алгоритм оценки потоков по данным наблюдений из заданного временного интервала. Алгоритм является вариантом алгоритма ансамблевого сглаживания, широко применяемого в таких задачах. Показано, что при использовании окна усвоения, в котором происходит оценка значений потоков для нескольких временных интервалов, алгоритм может становиться неустойчивым, при этом нарушается условие наблюдаемости.

Дробные операторы переменного порядка могут использоваться в различных физических и биологических приложениях, где скорость изменения представляющей интерес величины может зависеть от пространства и/или времени. В данной статье мы предлагаем явную конечно-разностную аппроксимацию для пространственно-временного дробного волнового уравнения Рисса-Капуто переменного порядка с начальными и граничными условиями в конечной области. Предлагаемая схема является условно устойчивой и имеет глобальную ошибку усечения O(τ²+h²). Также представлен численный эксперимент для проверки эффективности предлагаемой схемы.

В работе исследуется технология расчета разностных задач с внутренними граничными условиями баланса потоков, построенными с помощью односторонних многоточечных разностных аналогов первых производных произвольного порядка точности. Предлагаемая технология одинаково подходит для любых типов решаемых дифференциальных уравнений и допускает однотипную реализацию при любых порядках точности. Она, в отличие от аппроксимаций, опирающихся на продолженную систему уравнений, не приводит к осложнениям при расщеплении многомерных задач на одномерные. Сформулированы достаточные условия разрешимости и устойчивости реализации алгоритмов методом прогонки для граничных условий произвольного порядка точности. Доказательство основано на приведении многоточечных граничных условий к виду, не нарушающему трехдиагональную структуру матриц, и установлении условий диагонального преобладания в преобразованных строках матрицы, соответствующих внешним и внутренним граничным условиям.

В работе рассматривается имплементация алгоритма построения адаптивной вычислительной сетки в численное решение прямой одномерной задачи магнитотеллурического зондирования (задачи Тихонова-Каньяра) методом локальных интегральных уравнений, предложенным авторами ранее. Конструирование адаптивной вычислительной сетки основано на геометрических принципах, рассматривающих оптимизацию кусочно-постоянного интерполянта аппроксимируемой функции электрической проводимости среды. Проведены численные эксперименты для исследования и иллюстрации эффективности комбинированного метода. Апробация осуществлялась на модели Като -Кикучи с известным точным решением.