Е.Н. СТАРИКОВА1,2, A. BARBE3, L. MANCERON4,5, B. GROUIEZ3, J. BURGALAT3, В.Г. ТЮТЕРЕВ1,2 1Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, Томск, Россия starikova_e@iao.ru 2Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск, Россия vgt@iao.ru 3Groupe de Spectrométrie Moléculaire et Atmosphérique, UMR CNRS 7331, UFR Sciences Exactes et Naturelles, Reims, France alain.barbe@univ-reims.fr 4Synchrotron SOLEIL, Beamline AILES, L'Orme des Merisiers Départementale, Saint-Aubin, France laurent.manceron@synchrotron-soleil.fr 5Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA) UMR CNRS 7583, Créteil, France
Ключевые слова: озон, изотопические модификации, модель эффективного гамильтониана, вращательная полоса, полосы ОЅ-ОЅ и ОЅ
Страницы: 5-13
С помощью источника синхротронного излучения SOLEIL в диапазоне 30-200 см-1 были зарегистрированы спектры высокого разрешения, соответствующие чисто вращательной полосе и полосе ν2-ν2 двух наиболее распространенных изотопических форм озона с одним тяжелым атомом кислорода 18O. Кроме того, колебательно-вращательные полосы ν2 были зарегистрированы в диапазоне от 550 до 880 см-1 с использованием классического источника glowbar, что позволило расширить и уточнить информацию по сравнению с опубликованными данными для наблюдаемых переходов этих полос. Анализ зарегистрированных спектров позволил получить набор экспериментальных уровней энергии для основного (000) и первого изгибного (010) колебательных состояний, который значительно превышает литературные данные с точки зрения вращательных квантовых чисел. Для двух изотопических модификаций были проведены взвешенные подгонки всех экспериментальных положений линий, включая ранее опубликованные микроволновые данные. В результате были получены улучшенные значения вращательных параметров и параметров центробежного искажения для состояний (000) и (010), что позволило смоделировать положения экспериментальных линий со взвешенными стандартными отклонениями 1,284 (2235 переходов) и 0,908 (4597 переходов) для 16O16O18O и 1,168 (824 перехода) и 1,724 (2381 переход) для 16O18O16O соответственно.
Теоретически рассмотрена проблема управления параметрами области филаментации мощных фемтосекундных лазерных импульсов при амплитудной модуляции излучения металлической сетчатой маской. В этом случае исходный лазерный пучок разбивается на отдельные субпучки меньшей энергии, что приводит к выраженной регуляризации пространственной структуры филаментов, формирующейся на этапе самофокусировки излучения за счет дифракционного взаимодействия между субпучками в нелинейной среде. С помощью численного моделирования установлено, что при использовании модуляционных сеток сокращается общая длина области филаментации фемтосекундного лазерного излучения в воздухе. Продольная связность лазерной плазмы в таких филаментах может существенно повышаться. Показано, что пространственными характеристиками филаментов (начало, протяженность, связность) можно управлять в широких пределах путем изменения параметров сеток (толщина перекрестий, размер ячеек), а также положения сеточной маски относительно центра лазерного пучка. Результаты работы важны для прогнозирования распространения мощного фемтосекундного лазерного излучения в нелинейной среде, в частности на атмосферных трассах.
И.А. АБРАМОВА1, Д.М. ДЕМЧЕВ2, Е.В. ХАРЮТКИНА2,3, Е.Н. САВЕНКОВА2,4, И.А. СУДАКОВ5 1Арктический и антарктический научно-исследовательский институт, Санкт-Петербург, Россия calluna.mirabilis@gmail.com 2ООО «ЦНИР» - Центр исследований и разработок, Великий Новгород, Россия demchev@gmail.com 3Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, Томск, Россия kh_ev@mail2000 4Российский государственный гидрометеорологический университет, Санкт-Петербург, Россия savenkova.en@mail.ru 5School of Mathematics and Statistics, The Open University, Milton Keynes, UK sudakow.ivan@gmail.com
Ключевые слова: тундровые озера, U-Net, Арктика, дистанционное зондирование, вечная мерзлота
Страницы: 48-53
Тундровые озера - важный индикатор изменений климата, поэтому анализ динамики их размеров представляет особый интерес. В работе представлены результаты применения сверточной нейронной сети U-Net для сегментации тундровых озер по спутниковым оптическим изображениям на примере данных Landsat. Выполнена сравнительная оценка точности сегментации с помощью оригинальной архитектуры U-Net и ее модификаций: U-Net++, Attention U-Net и R2 U-Net, в том числе с использованием весов, полученных на основе предварительно обученной сети VGG16. Точность сегментации оценивается путем сравнения с результатами ручного картирования тундровых озер в северных районах Сибири. Обучение сетей производилось на основе 500 изображений Landsat; 250 изображений использовались в качестве тестовых. Показано, что более современные модификации U-Net не дают практически значимого выигрыша в точности сегментации, но увеличивают вычислительные затраты. Наилучший результат показывает конфигурация на основе классической реализации U-Net (средний коэффициент Жаккара IoU = 0,88). Предложенный метод и полученные оценки могут использоваться при изучении тенденций современного климата Земли.
В.Г. АСТАФУРОВ, А.В. СКОРОХОДОВ, К.В. КУРЬЯНОВИЧ
Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, Томск, Россия astafurov@iao.ru
Ключевые слова: ряды, Западная Сибирь, многолетние тренды, спутниковые данные, характеристики облаков
Страницы: 54-60
Представлены результаты оценки многолетней изменчивости характеристик полей однослойной облачности над территорией Западной Сибири в зимний период 2001-2019 гг. на основе спутниковых данных MODIS. Основная идея методики анализа заключается в использовании результатов распознавания 11 типов облаков по ежедневным зимним (декабрь, январь, февраль) изображениям из космоса, полученным в дневное время суток. Характеристики однослойной облачности рассмотрены для трех широтных зон Западной Сибири: южной (< 60° с.ш.), переходной (60-65° с.ш.) и северной (> 65° с.ш.). Найдены параметры линейных трендов следующих характеристик различных типов облаков: доля покрытия ими целевой территории, оптическая толщина, эффективный радиус частиц, водозапас и высота их верхней границы. Обсуждаются результаты сопоставления полученных данных с информацией из ежегодных оценочных докладов Росгидромета. Предложены гипотезы о причинах аномальных значений временных рядов характеристик различных типов облаков в исследуемых широтных зонах Западной Сибири зимой.
В.И. Звегинцев, И.И. Мажуль
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия zvegin@itam.nsc.ru
Ключевые слова: сверхзвуковое течение, клин, конус, вход в канал
Страницы: 1073-1080
В работе представлены результаты численного исследования газодинамики течения и интегральных параметров потока на входе в канал, расположенный за коническим или плоским скачком уплотнения. Рассмотрен диапазон чисел Маха набегающего потока М = 2 - 4 и углов наклона поверхности сжатия клина и конуса δ= 10-90°. Получены данные по структуре течения на входе в канал, среднемассовым значениям числа Маха, коэффициенту потерь полного давления и расхода. Проведен сравнительный анализ этих параметров, и отмечены преимущества или недостатки расположения входного сечения канала в разных типах потоков.
А.О. Сажин, О.В. Сажин
Уральский федеральный университет, Екатеринбург, Россия artem.sazhin@urfu.ru
Ключевые слова: разреженный газ, течение в каналах, расход газа, число Кнудcена, метод прямого статистического моделирования Монте-Карло
Страницы: 1103-1110
Методом прямого статистического моделирования Монте-Карло исследуется истечение разреженного газа в вакуум через короткие линейно расширяющийся и сужающийся каналы. Задача решается в полной геометрической постановке, а именно: с включением в рассмотрение достаточно больших областей на входе и выходе модельного канала. В широком диапазоне разреженности газа выполнен расчет массового расхода через канал и поля течения газа как внутри канала, так и в областях вверх и вниз по течению. Результаты расчета сравниваются с соответствующими данными для канала постоянного поперечного сечения. Установлено сильное влияние геометрии канала и разреженности газа на массовый расход и на поле течения.
Представлены результаты экспериментального исследования процесса всплытия кластера монодисперсных газовых пузырьков в вязкой жидкости в присутствии и в отсутствие поверхностно-активного вещества в области чисел Рейнольдса Re = 0,01 ÷ 1. Проанализировано влияние типа поверхностно-активного вещества на динамику всплытия пузырькового кластера. Определена качественная картина всплытия монодисперсного кластера пузырьков в зависимости от начальной объемной концентрации в диапазоне СV = 0,001 ÷ 0,04. Получены новые экспериментальные данные по скорости и коэффициенту сопротивления компактного кластера монодисперсных пузырьков, всплывающего в присутствии и в отсутствие поверхностно-активного вещества в жидкости, для контактного и бесконтактного типов всплытия пузырьков.
С.В. Станкус, С.Г. Комаров, О.С. Дутова, А.Б. Мешалкин
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия stankus@itp.nsc.ru
Ключевые слова: скорость звука, метод ультразвукового интерферометра, высокие давления и температуры, инертные газы, гелий-ксеноновые смеси
Страницы: 1205-1213
В работе методом ультразвукового интерферометра в интервале температур от 293 до 393 K при давлениях от 0,13 до 1,5 - 2,8 МПа измерена скорость звука U в газовых смесях гелий-ксенон с содержанием гелия 60,34, 71,72 и 85,32 ат. %. Погрешности измерения температуры, давления и скорости звука составили соответственно ±20 мK, ±4 кПа и ±(0,15 - 0,30) %. С помощью аппроксимации экспериментальных данных для каждого состава получены уравнения, описывающие изменение скорости звука от давления и температуры во всем интервале измерений. Выполнен анализ существующих справочных и экспериментальных данных по скорости звука в инертных газах и He-Xe-смесях. Предложен метод расчета U смесей с содержанием гелия выше 71,7 ат. % He до температуры 1500 K и давления до 7 МПа.
К.А. Финников1, Т.В. Пономарева1,2, Е.И. Пономарев1,2, К.Ю. Литвинцев3 1Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия kfinnikov@sfu-kras.ru 2Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, Красноярск, Россия bashkova_t@mail.ru 3Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия sttupick@yandex.ru
Ключевые слова: перенос влаги, перенос тепла, почва, криолитозона
Страницы: 1215-1222
Проведено численное моделирование процессов переноса тепла и влаги, а также фазового перехода лед - вода в сезонно-талом слое почвы. Проанализировано влияние последствий природного пожара на температуру почвы и глубину протаивания в зависимости от влагоудерживающих свойств почвы в условиях криолитозоны Сибири. Результаты расчетов демонстрируют существенное увеличение глубины протаивания в результате выгорания верхнего органического горизонта. Количественные показатели воздействия природных пожаров существенно зависят от влагоудерживающих свойств верхних органических горизонтов почвы.
А.Р. Хайрулин, С.В. Станкус
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия rainjke95@yandex.ru
Ключевые слова: калориметрия смешения, сплавы натрий-свинец, энтальпия, теплоемкость, твердое и жидкое состояния
Страницы: 1223-1227
На массивном изопериболическом калориметре смешения измерен инкремент энтальпии и определена теплоемкость сплавов Na15Pb4 и Na50Pb50 в интервале температур 430 - 1075 K, включающем твердое и жидкое состояния. Установлено, что значения теплоемкости расплавов существенно превышают расчеты этой величины по законам для идеального раствора и это отличие уменьшается с ростом температуры. Полученные результаты подтверждают существующие представления об образовании в расплавах систем щелочных металлов со свинцом различных комплексов с частично ионным характером межатомного взаимодействия.