Издательство СО РАН

Издательство СО РАН

Адрес Издательства СО РАН: Россия, 630090, а/я 187
Новосибирск, Морской пр., 2

soran2.gif

Baner_Nauka_Sibiri.jpg


Яндекс.Метрика

Rambler's Top100

Rambler's Top100

Поиск по журналу

Оптика атмосферы и океана

2013 год, номер 5

1.
Структура пространственно-временного спектра лазерного пучка в атмосфере в условиях сильной турбулентности

Д.А. МАРАКАСОВ
Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН,
пл. Академика Зуева, 1, 634021, Томск, Россия
mda@iao.ru
Ключевые слова: профиль ветра, восстановление, пространственно-временной спектр, режим сильных флуктуаций интенсивности
Страницы: 345-349
Подраздел: РАСПРОСТРАНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛН

Аннотация >>
Дан анализ возможностей пространственно-временной фильтрации корреляционной функции интенсивности лазерного пучка в турбулентной атмосфере в режиме сильных флуктуаций. Показано, что, несмотря на значительные искажения в высокочастотной области пространственно-временного спектра по сравнению с режимом слабых флуктуаций интенсивности, увеличение временного разноса кадров позволяет разделить вклады от различных участков трассы. Показано, что характерные масштабы спектральных откликов заметно отличаются для разных точек трассы, что делает возможным извлечение информации о профиле ветра.


2.
Энергетические световые структуры при филаментации фемтосекундного лазерного излучения в воздухе.
К 50-летию первой публикации о самофокусировке света

А.А. ЗЕМЛЯНОВ, А.Д. БУЛЫГИН, Ю.Э. ГЕЙНЦ
Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН,
пл. Академика Зуева, 1, 634021, Томск, Россия
zaa@iao.ru
Ключевые слова: самофокусировка, филаментация, рефокусировка, дифракционно-лучевая трубка
Страницы: 350-362
Подраздел: РАСПРОСТРАНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛН

Аннотация >>
Изучен класс энергетических световых структур в физике нелинейных волн – дифракционно-лучевые трубки в самофокусирующей диссипативной среде. Показано, что их взаимодействие вдоль дистанции распространения мощного фемтосекундного лазерного изучения формирует устойчивые по физическим характеристикам области локализации световой энергии – филамент и постфиламентационнный световой канал, а также энергетически консервативную периферию. Стабилизация границ филамента и канала обеспечивается дополнительным, имеющим дифракционную природу, поджатием со стороны периферии. С использованием данной концепции объяснены зависимости длины филаментации лазерного импульса от мощности и радиуса пучка, факт сохранения высокой интенсивности в постфиламентационном световом канале.


3.
Тепловое самовоздействие мощного непрерывного и импульсно-периодического излучения CO2-лазера в воздухе: I. Численное моделирование распространения на атмосферной трассе

Ю.Э. ГЕЙНЦ1, Г.Н. ГРАЧЕВ2, А.А. ЗЕМЛЯНОВ1, А.М. КАБАНОВ1, А.А. ПАВЛОВ2, А.Г. ПОНОМАРЕНКО2, В.Н. ТИЩЕНКО2
1Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН,
пл. Академика Зуева, 1, 634021, Томск, Россия
ygeints@iao.ru
2Институт лазерной физики СО РАН,
пр. Академика М.А. Лаврентьева, 13/3, 630090, Новосибирск, Россия
tvn25@ngs.ru
Ключевые слова: лазерное излучение, распространение, поглощение, тепловая линза, дефокусировка, моделирование
Страницы: 363-370
Подраздел: РАСПРОСТРАНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛН

Аннотация >>
Теоретически рассмотрена проблема транспортировки энергии мощного лазерного излучения на длине волны 10,6 мкм в атмосфере в условиях проявления ее тепловой и ветровой нелинейностей. Исследованы мощностные характеристики непрерывного и импульсно-периодического излучения при распространении на приземной километровой атмосферной трассе при жесткой фокусировке на приемник. Определены основные факторы, оказывающие наибольшее влияние на распространение силового излучения. Установлено, что при использовании цуга маломощных коротких импульсов с достаточно высокой частотой следования за счет эффекта светоиндуцированного «просветления» газовой среды удается снизить нежелательное влияние тепловой дефокусировки. Обсуждаются вопросы масштабирования оптических трасс с точки зрения их эквивалентности по проявлению эффектов тепловой нелинейности.


4.
Численное моделирование распространения лазерных пучков, формируемых многоэлементными апертурами, в турбулентной атмосфере при тепловом самовоздействии

В.А. БАНАХ, А.В. ФАЛИЦ
Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН,
пл. Академика Зуева, 1, 634021, Томск, Россия
banakh@iao.ru
Ключевые слова: моделирование, самовоздействие, комбинированные пучки
Страницы: 371-380
Подраздел: РАСПРОСТРАНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛН

Аннотация >>
Представлен алгоритм моделирования распространения лазерного пучка в турбулентной атмосфере в условиях теплового самовоздействия для случая, когда пучок формируется многоэлементной апертурой. Рассматривается когерентное и некогерентное сложение элементарных полей многоэлементной апертуры. На основе численного моделирования проанализированы свойства многоэлементного пучка в сравнении с эквивалентным гауссовым пучком. Показано, что при когерентном сложении в результате суперпозиции полей, формируемых отдельными элементами выходной апертуры, возникает сложная дифракционная картина. Средние значения максимальной интенсивности, как гауссова пучка, так и многоэлементного пучка, мало отличаются друг от друга, когда параметр нелинейности Nc > 1. В условиях сильной турбулентности и сильной нелинейности интегральные характеристики излучения многоэлементных пучков близки к характеристикам гауссова пучка, эффективный размер которого определяется размерами многоэлементного пучка. Интенсивность многоэлементных пучков в турбулентной атмосфере флуктуирует при некогерентном сложении полей меньше, чем при когерентном.


5.
Лазерный метод приближенного измерения мгновенной скорости и направления ветра

В.И. КОЗИНЦЕВ, С.Е. ИВАНОВ, М.Л. БЕЛОВ, В.А. ГОРОДНИЧЕВ
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана НИИ радиоэлектроники и лазерной техники,
107005, г. Москва, ул. 2-я Бауманская, 5
ekomonit@bmstu.ru, ivanov_sergey2@mail.ru
Ключевые слова: мгновенная скорость и направление ветра, лазерный дистанционный метод
Страницы: 381-384
Подраздел: ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ АТМОСФЕРЫ, ГИДРОСФЕРЫ И ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

Аннотация >>
Рассмотрен лазерный метод приближенного измерения мгновенной скорости и направления ветра в атмосфере. Показано, что анализ пространственных реализаций объемного коэффициента обратного аэрозольного рассеяния атмосферы позволяет получить приближенное значение мгновенной скорости ветра с погрешностью ~ 20–30% для модуля и ~ 25–30° для направления ветра.


6.
Особенности в деполяризационном отношении лидарных сигналов для хаотически ориентированных ледяных кристаллов перистых облаков

А.В. КОНОШОНКИН1,2, Н.В. КУСТОВА1, А.Г. БОРОВОЙ1
1Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН,
пл. Академика Зуева, 1, 634021, Томск, Россия
sasha_tvo@iao.ru
2Национальный исследовательский Томский государственный университет,
пр. Ленина, 36, 634050, Томск, Россия
Ключевые слова: поляризация света, лидарный сигнал, перистые облака, матрица Мюллера
Страницы: 385-387
Подраздел: ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ АТМОСФЕРЫ, ГИДРОСФЕРЫ И ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

Аннотация >>
Впервые в приближении физической оптики получено численное решение задачи рассеяния света на хаотически ориентированных гексагональных кристаллах. Показана возможность определения размеров и формы гексагональных ледяных кристаллов перистых облаков по величине деполяризационного отношения лидарных сигналов.


7.
Оценка глобальных потоков СО2 для 2009–2010 гг. с использованием данных наземных и спутниковых (GOSAT) наблюдений при помощи электрических ортогональных функций

Р.В. ЖУРАВЛЕВ1, А.В. ГАНЬШИН1, Ш.Ш. МАКСЮТОВ2, С.Л. ОЩЕПКОВ2, Б.В. ХАТТАТОВ3
1ФГБУ «Центральная аэрологическая обсерватория»,
141700, г. Долгопрудный, Московская обл., ул. Первомайская, 3, Россия
ruslan.zhuravlev@gmail.com
2National Institute for Environmental Studies,
16-2 Onogawa, Tsukuba, Ibaraki, 305-8506, Japan
shamil@nies.go.jp
3Fusion Numerics International LLC,
373 Arapahoe Ave, Boulder, CO, USA, 80302
boris@fusionumerics.com
Ключевые слова: парниковые газы, атмосфера, моделирование переноса примесей, обратные задачи
Страницы: 388-397
Подраздел: АТМОСФЕРНАЯ РАДИАЦИЯ, ОПТИЧЕСКАЯ ПОГОДА И КЛИМАТ

Аннотация >>
Обратная задача атмосферного переноса решалась в приложении к оценке среднемесячных приземных потоков СО2 для 2009 г. с использованием наземных наблюдений СО2, а также начиная с июня 2009 г. с использованием наблюдений со спутника GOSAT. Поправки к полям потоков для интересующего нас вида источника описываются как линейная комбинация принципиальных компонент соответствующих полей газообмена на поверхности. Для расчета атмосферного переноса используется совмещенная эйлерово-лагранжева модель (GELCA model). В связи с тем что используется большое количество наблюдений (3000–5000 в месяц), для решения обратной задачи была выбрана методика калмановского сглаживания с фиксированной длиной окна ассимиляции, которая позволяет оценивать месячные потоки последовательно, в соответствии с выбранным размером окна ассимиляции. Результаты расчетов представлены в виде двумерных полей среднемесячных потоков, а также перерассчитаны для выбранных регионов. Расчеты показывают существенное уменьшение оценки неопределенности потоков при использовании наблюдений со спутника GOSAT.


8.
Спектроскопические факторы, влияющие на точность моделирования атмосферного радиационного переноса в полосах поглощения метана в ближнем ИК-диапазоне

Т.Ю. ЧЕСНОКОВА
Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН,
пл. Академика Зуева, 1, 634021, Томск, Россия
ches@iao.ru
Ключевые слова: атмосферный радиационный перенос, метан, линии поглощения
Страницы: 398-407
Подраздел: АТМОСФЕРНАЯ РАДИАЦИЯ, ОПТИЧЕСКАЯ ПОГОДА И КЛИМАТ

Аннотация >>
Сделан анализ основных спектроскопических факторов, влияющих на моделирование атмосферного радиационного переноса в полосах поглощения метана в ближнем ИК-диапазоне, которые используются в задачах определения общего содержания метана в атмосфере по данным измерений атмосферных солнечных спектров. Рассмотрены влияние неопределенности параметров линий поглощения метана и водяного пара в современных спектроскопических банках данных и различия в моделях внеатмосферного спектра солнечного излучения. Сделано сравнение с измеренными атмосферными спектрами.


9.
Информационно-вычислительная система для исследования спектрально-угловых характеристик солнечной радиации

С.Ю. АНДРЕЕВ, Т.В. БЕДАРЕВА
Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН,
пл. Академика Зуева, 1, 634021, Томск, Россия
serga@iao.ru
Ключевые слова: численное моделирование, солнечная радиация, аэрозоль, реляционная база данных
Страницы: 408-413
Подраздел: АТМОСФЕРНАЯ РАДИАЦИЯ, ОПТИЧЕСКАЯ ПОГОДА И КЛИМАТ

Аннотация >>
Представлена информационно-вычислительная система (ИВС) «SoRad» для исследования спектрально-угловых характеристик солнечной радиации. Подробно описываются структура и основные задачи системы, модель атмосферы, в рамках которой выполняются радиационные расчеты, а также разработанная для этой предметной области реляционная модель данных. Приводится описание интерфейса клиентского приложения, его функций, алгоритма работы с приложением по наполнению базы данных. Обсуждаются вопросы, связанные с развитием функциональности ИВС за счет внешних динамически подключаемых библиотек. Получаемые в ходе массовых численных экспериментов и систематизируемые данные могут служить основой для проведения различных исследований.


10.
Декомпозиция наблюдаемых рядов температуры и чисел Вольфа. Свойства средних величин

В.А. ТАРТАКОВСКИЙ, А.И. КУСКОВ
Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН,
пр. Академический, 10/3, 634055, Томск, Россия
trtk@list.ru
Ключевые слова: синхронность, существенные признаки, вынуждающее воздействие
Страницы: 414-421
Подраздел: АТМОСФЕРНАЯ РАДИАЦИЯ, ОПТИЧЕСКАЯ ПОГОДА И КЛИМАТ

Аннотация >>
Предложена гипотеза, предполагающая, что внешнее вынуждающее воздействие синхронизирует природно-климатические процессы и проявляется в сходстве их существенных признаков. Вводятся ортогональные составляющие процессов, отличающиеся совпадением и несовпадением существенных признаков. Теория применена для декомпозиции рядов температуры и чисел Вольфа. Обнаружено, что ортогональные составляющие температуры в среднем формируют зоны либо положительных, либо отрицательных температур. В эти же зоны, разграниченные нулевой изотермой, попадают средние значения аналогичных составляющих ряда чисел Вольфа. Соответствие физике климатообразующих процессов подтверждается пересечением вблизи точки весеннего равноденствия графиков годового хода числа метеостанций, попадающих в зоны среднемесячных положительных или отрицательных температур. Найден новый инструмент для анализа информации, содержащейся в данных наблюдений природно-климатических процессов.


11.
Формальдегидное загрязнение городской атмосферы и его зависимость от метеорологических факторов

Т.С. СЕЛЕГЕЙ1, Н.Н. ФИЛОНЕНКО1, В.А. ШЛЫЧКОВ2, А.А. ЛЕЖЕНИН3, Т.Н. ЛЕНКОВСКАЯ1
1Сибирский региональный научно-исследовательский гидрометеорологический институт,
630099, г. Новосибирск, ул. Советская, 30
selegey@sibnigmi.ru
2Институт водных и экологических проблем СО РАН, Новосибирский филиал,
630090, г. Новосибирск, Морской пр., 2
slav@ad-sbras.nsc.ru
3Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН,
630090, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 6
lezhenin@ommfao.sscc.ru
Ключевые слова: загрязнение атмосферы, формальдегид, высокие концентрации, метеорологические и синоптические процессы, статистический анализ, г. Томск
Страницы: 422-426
Подраздел: АТМОСФЕРНАЯ РАДИАЦИЯ, ОПТИЧЕСКАЯ ПОГОДА И КЛИМАТ

Аннотация >>
Изучено влияние метеорологических процессов на формирование уровня концентрации формальдегида в г. Томске. Показано, что высокие концентрации чаще всего устанавливаются при низком атмосферном давлении в сочетании с высокой температурой воздуха. Влияние относительной влажности невелико. Слабые осадки способствуют уменьшению концентрации. Определена величина фонового загрязнения формальдегидом атмосферы города, обусловленная постоянно действующими антропогенными и природными источниками. Предложена группировка всевозможных типов синоптических процессов в пяти компактных классах, служащих признаками возможного формирования высоких концентраций формальдегида.


12.
Исследование возможности повышения эффективности адаптивной системы лазерной установки «Луч»

С.Г. ГАРАНИН, А.И. ГОЛУБЕВ, В.М. ПОВЫШЕВ, Ф.А. СТАРИКОВ, Р.А. ШНЯГИН
Российский федеральный ядерный центр, Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики,
607188, г. Саров, пр. Мира, 37
Ключевые слова: адаптивное зеркало, фазовая коррекция лазерного пучка, оптические аберрации, стохастический параллельный градиентный алгоритм, лазерное излучение
Страницы: 427-433
Подраздел: АДАПТИВНАЯ И ИНТЕГРАЛЬНАЯ ОПТИКА

Аннотация >>
Численно исследованы методы управления поверхностью широкоапертурного 61-элементного адаптивного зеркала, применяемого в оптической схеме лазерной установки «Луч», основанные на использовании для расчета управляющих напряжений стохастического параллельного градиентного (СПГ) алгоритма и метода наименьших квадратов (МНК). Найдены предельные возможности адаптивного зеркала по компенсации аберраций лазерного пучка. Установлено, что СПГ-алгоритм способен практически полностью реализовать потенциал адаптивного зеркала по концентрации энергии в пятне фокусировки. Применяя СПГ-алгоритм, можно получить более эффективную коррекцию аберраций лазерного пучка по сравнению с реализованной в эксперименте при стандартном управлении адаптивным зеркалом на основе измерения фазы датчиком волнового фронта. Предложен комбинированный метод управления адаптивным зеркалом на основе СПГ-алгоритма и МНК, который дает возможность получения доли лазерной энергии в дифракционном угле ~ 40% и числа Штреля на уровне 0,4.


13.
Генерация двухфазных газокапельных потоков с заданными характеристиками

А.Н. ИШМАТОВ1, В.В. ЕЛЕСИН2, А.А. ТРУБНИКОВ1, С.П. ОГОРОДНИКОВ2
1Институт проблем химико-энергетических технологий СО РАН,
659322, г. Бийск, ул. Социалистическая, 1
ishmatoff@rambler.ru
2Открытое акционерное общество «Федеральный научно-производственный центр «Алтай»,
659322, г. Бийск, ул. Социалистическая, 1
elesinvv@yandex.ru
Ключевые слова: газокапельный поток, аэрозоль, модельная аэрозольная среда, распыление жидкостей, аэродинамическое распыление, сепарирование капель
Страницы: 434-437
Подраздел: АППАРАТУРА И МЕТОДЫ ОПТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Аннотация >>
Решается проблема создания высокодисперсных газокапельных потоков и аэрозолей с заданными характеристиками (дисперсность, концентрация, скорость потока) для широкого круга научных задач. Показана возможность эффективного получения мелкодисперсной фракции капель заданной дисперсности.


14.
Информация для авторов


Страницы: 438-440