Главная – Журналы – Поиск по журналам

Исследовано влияние двух факторов на контур линии поглощения молекулы водяного пара в смеси с гелием, аргоном, криптоном и ксеноном: зависимости коэффициентов уширения γ и сдвига центра линии δ от скорости ν_a поглощающей молекулы Н₂О (эффект ветра) и изменения скорости Н₂О при столкновении с указанными атомами. Для исследования выбраны три линии поглощения молекулы Н₂О из полосы n₁ + n₂ + n₃ с различными вращательными квантовыми числами начального квантового состояния. Показано, что наиболее сильно эффект ветра проявляется при взаимодействии молекулы Н₂О с атомами аргона, криптона и ксенона. Результаты работы могут быть использованы при анализе спектров поглощения водяного пара в смеси с одноатомными газами.

Термодинамическое состояние атмосферы, в том числе мезосферы, определяется ее волновой структурой. Серебристые облака являются хорошим индикатором данных волновых процессов. По фотографиям серебристых облаков в г. Якутске проанализированы некоторые характеристики распространения атмосферных волн. Впервые описан случай наблюдения так называемого мезосферного бора в серебристых облаках над Восточной Сибирью, зарегистрированного синхронно с двух однотипных фотокамер. Высота волнового фронта, определенная триангуляционным методом, составила 79 км. Изучен случай распространения нескольких волн различной длины с пересекающимися направлениями в серебристых облаках 25.07.2018 г. Анализ параметров двух волн, распространяющихся навстречу друг другу, показал, что первая имела длину в среднем 53,5 ± 6,2 км и двигалась на северо-восток со средней фазовой скоростью 98,4 ± 12 м/с. Вторая волна типа гребешков со средней длиной 14,8 ± 1,8 км распространялась на юго-запад со средней фазовой скоростью 61,5 ± 6 м/с. Скорость ветрового дрейфа всей облачности составляла 67 ± 5 м/с в западном направлении. Полученные результаты будут полезны для специалистов в области физики волновых процессов в верхней атмосфере.

Одной из важных проблем в теории атмосферного электричества является исследование влияния аэрозольных частиц на параметры токовой цепи в атмосфере, или на глобальную токовую цепь. Представлена теоретическая модель влияния аэрозольных частиц в областях хорошей погоды на глобальную электрическую цепь (ГЭЦ) в атмосфере. Аэрозоль в приземном слое атмосферы рассматривается как слагаемое, входящее в полное сопротивление столба атмосферы. При этом генераторы электрического поля, поддерживающие ГЭЦ, не учитываются, а входят через граничное условие на верхней границе ионосферы в виде задания величины потенциала ионосферы. Также представлены результаты экспериментальных наблюдений за электрическими характеристиками атмосферы и концентрацией аэрозольных частиц. Теоретические и экспериментальные исследования дают возможность оценить концентрацию аэрозольных частиц субмикронного диапазона.

Процессы разрушения (опрокидывания) планетарных волн Россби (ОВР) вносят значительную изменчивость в стратосферную циркуляцию. Используя метод идентификации ОВР, адаптированный к условиям циркуляции в стратосфере, анализируются климатология и долговременная изменчивость ОВР в средней стратосфере. В основе метода лежит анализ геометрии контуров потенциальной завихренности (PV - potential vorticity) на уровне 850 К по данным ERA5 для диапазона завихренности 0-400 PVU (единицы PV), выделенного на основании климатологии поля PV. Показано, что ОВР имеет внутрисезонные особенности. Наиболее часто волны разрушаются в северных частях Восточной Азии и Тихого океана с октября по декабрь, а также в апреле и марте; в январе и феврале не выявлено областей с преобладанием процессов ОВР. Мы получили статистически значимое увеличение количества ОВР в начале зимы (октябрь-декабрь) и в конце (март-апрель). Для середины зимы (январь-февраль) были получены незначимые отрицательные тренды. Результаты настоящей работы могут быть использованы при анализе долговременной изменчивости стратосферной циркуляции, в том числе возникновения стратосферных аномалий, предшествующих внезапным стратосферным потеплениям.

Внезапные стратосферные потепления (ВСП) значительно влияют на погоду в тропосфере и на динамику верхних слоев атмосферы. Определение ВСП и их классификация сформулированы достаточно давно, однако о ранних (в ноябре - первой половине декабря) ВСП подробная информация отсутствует. В работе исследовано влияние ранних ВСП на стратосферный полярный вихрь с использованием данных реанализа JRA-55 и MERRA2. ВСП определялись двумя способами: по среднезональным значениям температуры и зональной компоненте ветра с учетом и без климатической составляющей. Реакция полярного вихря на потепление представлена полем геопотенциальной высоты. По данным зондирования на полярных станциях разных континентов проанализирован временной ход приземных температуры и давления во время смещения и расщепления стратосферного полярного вихря при раннем ВСП.

Расширение грозопеленгационных сетей в последнее время привело к росту количества данных о грозах, которые могут использоваться для верификации прогнозов гроз и являются новым источником информации о состоянии атмосферы. Эта информация может быть учтена в численных моделях динамики атмосферы, но на данный момент применяется весьма редко. В работе предложена и реализована в виде кода в рамках модели WRF-ARWуниверсальная процедура учета данных о положении гроз. Процедура универсальна, так как не требует использования каких-либо процедур параметризации физических процессов, и благодаря этому она может быть введена в любую гидродинамическую модель. В процедуре по данным сетей грозопеленгации определяются ячейки расчетной сетки, в которых фиксировались молнии, в них итерационно добавляется влага до возникновения термодинамической неустойчивости, а значит конвекции. Исследована эффективность этой процедуры в прогнозе осадков, температуры и влажности; проведено сравнение с другими способами учета данных о грозах. Усвоение данных грозопеленгаторов позволяет локально улучшить прогноз сильных осадков и температуры в областях, где наблюдались грозы; коэффициент прогноза интенсивных осадков Пирси-Обухова при использовании предложенного метода возрастает с 0,26 до 0,40.

В связи с актуальностью исследований стабильности климата результаты измерения температуры на метеорологических станциях Северного полушария и данные астрономической инсоляции упорядочиваются по возрастанию широты и подвергаются совместному анализу для различных выборок в интервале 1897-2010 гг. Подобные исследования развиваются в связи с расширением сети метеостанций и накоплением новых данных. С помощью пошаговой регрессии широтного хода средней многолетней температуры к полиному от астрономической инсоляции выделяются детерминируемый Солнцем широтный тренд температуры и флуктуирующие остатки регрессии, в которых проявляются индивидуальные особенности данных. Отсутствие взаимодействия этих составляющих достигается численно для любых выборок. Установлено, что в Северном полушарии для имеющихся выборок широтный тренд средней многолетней температуры полностью определяет потепление и вносит ~ 82% в общую дисперсию температуры. Границы областей, где температуры выше и ниже широтного тренда средней многолетней температуры, выделяют известные географические структуры и тем самым верифицируют тренд.

На основе климатических данных и технологических параметров факельных установок смоделированы поля рассеивания в воздухе загрязняющих веществ от действующих трех факельных установок на территории Мамонтовского месторождения в Нефтеюганском районе Ханты-Мансийского автономного округа. Рассчитаны количества загрязняющих веществ при сжигании попутного нефтяного газа, поступающие в атмосферу: монооксид углерода (CO) – 83 %, диоксид азота (NO₂) – 0.7 %, сажа – 10 %, метан – 6 %. Создана компьютерная карта растительного покрова на основе космического снимка Sentinel-2 с датой съемки 14.06.2021 г. с отображением полей рассеивания СО, NO₂ и сажи. Расстояния от источника выброса (факельной установки) до изолиний с концентрациями CO и сажи, равными 1 ПДК_мр (5 и 0.15 мг/м³), составляют 163 и 505 м соответственно, где ПДК_мр – предельно допустимая максимальная разовая концентрация. Аналогично измеренное расстояние до изолинии с концентрацией NO₂ 0.1 ПДК_мр (0.02 мг/м³) равно 284 м. В среднем концентрация CO уменьшается на 1 мг/м³ через 86 м и составляет 0.2 мг/м³ (0.04 ПДК_мр), на расстоянии около 572 м. Полученная модель полей рассеивания СО не противоречит спутниковым данным MERRA-2, согласно которым в окрестностях факельной установки концентрация СО составила 0.2 мг/м³. Хромато-масс-спектрометрический анализ образцов почв и растений, отобранных в северо-восточном направлении от факельной установки на расстояниях 216, 486, 710, 1 037 и 1 380 м, показал, что в составе их органического вещества преобладают алифатические углеводороды. Их содержание варьирует от 50 до 80 % от всех идентифицированных соединений с доминированием высокомолекулярных гомологов (C₂₇–C₃₃). Максимальное суммарное количество н-алканов (75.3 мкг/г) отмечено в образце почвы, находящемся на расстоянии 710 м от факельной установки. В органическом веществе игл сосны и листьев голубики доминирует гомолог С₂₇ и присутствуют C₂₅, C₂₉, C₃₁, характерные для наземной растительности. Кроме того, в почве идентифицированы полиароматические соединения - антрацен/фенантрен, флуорантен и пирен.

В рамках принципов “зеленой химии” использована концепция глубоких эвтектических растворителей (ГЭР) для создания твердых товарных форм нефтевытесняющих композиций. Показано, что эвтектический состав на фазовой диаграмме бинарной системы “соль аммония - карбамид” соответствует ГЭР в качестве основы твердых товарных форм нефтевытесняющей композиции с наилучшими физико-химическими и технологическими характеристиками. На основе тройной системы ГЭР “соль аммония - карбамид - вода” определены оптимальные концентрации твердых товарных форм в рабочем растворе композиции. Представлены результаты лабораторных исследований и промысловых испытаний рабочего раствора твердых товарных форм нефтевытесняющей композиции.

Проведена постсинтетическая обработка цеолита ZSM-5 водным раствором NaOH с последующим модифицированием обработанного цеолита наноразмерным порошком никеля. Порошок никеля введен в цеолит методом сухого механического смешения. Исследованы текстурные, кислотные и каталитические свойства исходного цеолита ZSM-5 и образцов на его основе после щелочной обработки и модифицирования. Каталитическая активность цеолитов изучена в процессе превращения прямогонной бензиновой фракции нефти. Наряду с определением характеристик целевых продуктов реакции - высокооктановых бензинов, проведен анализ образующихся газообразных углеводородов и углеродных продуктов уплотнения - кокса. Установлено, что щелочная обработка цеолита и последующее смешение его с нанопорошком никеля приводит к снижению величин общей удельной поверхности и общего удельного объема пор, уменьшению концентрации кислотных центров и увеличению их силы. Определено усиление совокупного влияния щелочной обработки и модифицирования нанопорошком никеля на текстурные и кислотные свойства цеолитных катализаторов. Показано, что модифицирование цеолитных катализаторов практически не влияет на состав газообразных продуктов процесса превращения прямогонной бензиновой фракции нефти. При этом постсинтетическая щелочная обработка цеолита ZSM-5 значительно уменьшает его ароматизирующую и крекирующую активность, в результате чего увеличивается выход высокооктановых бензинов с улучшенными экологическими характеристиками. Введение нанопорошка никеля в обработанный щелочью цеолит усиливает эту тенденцию, хотя и несущественно. На модифицированных цеолитах снижается количество углеродных продуктов уплотнения, что будет способствовать увеличению времени стабильной работы полученных катализаторов и улучшению условий их регенерации.