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 12

1.
Влияние фоновой турбулентности в лидарных исследованиях турбулентности ясного неба

В. В. ВОРОБЬЕВ, А. Г. ВИНОГРАДОВ
Институт физики атмосферы РАН, 119017, г. Москва, Пыжевский пер., 3
v_v_vorobiev@mail.ru
Ключевые слова: лидары, флуктуации лазерного излучения, турбулентность ясного неба
Страницы: 1015-1022
Подраздел: РАСПРОСТРАНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛН

Аннотация >>
Оценивается влияние атмосферной турбулентности на флуктуации мощности рассеянного назад лазерного излучения на приемной апертуре лидара. Оценки выполнены в приближении метода плавных возмущений для расходящихся лазерных пучков с гауссовым распределением интенсивности. Предложены простые аналитические формулы для оценок дисперсии флуктуаций принимаемой мощности. Оценки показали, что на трассах протяженностью около 10 км и радиусами в зондируемой области около 1 м среднеквадратические значения относительных флуктуаций мощности могут быть сравнимы с величиной относительного изменения принимаемой мощности при переходе от зондирования областей атмосферы с фоновой турбулентностью к зондированию сильно турбулизованных областей (турбулентности ясного неба).


2.
Подавление начальных искажений лазерного пучка при использовании рассеянного на экране излучения для управления гибким зеркалом

В. А. БАНАХ1, В. В. ЖМЫЛЕВСКИЙ2, А. Б. ИГНАТЬЕВ2, В. В. МОРОЗОВ2, Р. Ш. ЦВЫК1, А. Н. ШЕСТЕРНИН1
1Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, 634021, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1
banakh@iao.ru
2ОАО «Головное системное конструкторское бюро Концерна ПВО «Алмаз-Антей» им. Академика А.А. Расплетина», 125190, г. Москва, Ленинградский пр., д. 80, корп. 16
Ключевые слова: лазерный пучок, адаптивное зеркало, обратное рассеяние, аберрации
Страницы: 1023-1028
Подраздел: РАСПРОСТРАНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛН

Аннотация >>
Представлены результаты атмосферных экспериментов по адаптивной компенсации аберраций начального волнового фронта лазерных пучков видимого и ИК-диапазона длин волн. Сигнал управления гибким зеркалом вырабатывался на основе измерений средней мощности излучения пучка, рассеянного диффузным экраном в обратном направлении. Показано, что с уменьшением диафрагмы приемника рассеянного излучения эффективность компенсации начальных аберраций волнового фронта возрастает. Полученные экспериментальные данные согласуются с результатами качественного анализа эффективности компенсации, достижимой на использовавшейся в экспериментах установке.


3.
Филаментация фемтосекундных импульсов Ti:Sapphire-лазера на первой и второй гармониках в жидких средах

Д. В. АПЕКСИМОВ1, О. А. БУКИН2, Е. Е. БЫКОВА1, С. С. ГОЛИК3, А. А. ЗЕМЛЯНОВ1, А. А. ИЛЬИН2, А. М. КАБАНОВ1, Г. Г. МАТВИЕНКО1, В. К. ОШЛАКОВ1, А. В. ПЕТРОВ1, Е. Б. СОКОЛОВА2
1Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, 634021, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1
apeximov@iao.ru
2Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, 690041, г. Владивосток, ул. Радио, 5
o_bukin@mail.ru
3Дальневосточный федеральный университет, 690950, г. Владивосток, ул. Суханова, 8
golik_s@mail.ru
Ключевые слова: лазерное излучение, филаментация, фемтосекундный лазерный импульс, жидкость, спектр
Страницы: 1029-1033
Подраздел: РАСПРОСТРАНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛН

Аннотация >>
Представлены результаты экспериментальных исследований трансформации спектральных и пространственных характеристик фемтосекундных импульсов Ti:Sapphire-лазера с длинами волн излучения 800 и 400 нм при филаментации в жидких средах. Показано, что уширение спектра лазерного импульса на обеих гармониках за счет фазовой самомодуляции в среде с кубичной нелинейностью зависит от мощности импульса и диаметра пучка. При филаментации излучения на второй гармонике лазера в дистиллированной воде наблюдается свечение с максимумом 464 нм, что соответствует комбинационному рассеянию воды, в морской воде наблюдается флуоресценция растворенных органических веществ.


4.
Учет влияния крупномасштабных атмосферных неоднородностей в задаче распространения лазерного излучения на протяженных высотных трассах

В. В. КОЛОСОВ1, В. В. ДУДОРОВ1, Г. А. ФИЛИМОНОВ1, А. С. ПАНИНА1, М. А. ВОРОНЦОВ2
1Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, 634021, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1, Россия
kvv@iao.ru
2University of Dayton, 300 College Park, Dayton, OH 45469, USA
mikhail@optonicus.com
Ключевые слова: неоднородная атмосфера, неколмогоровская турбулентность, распространение лазерного излучения
Страницы: 1034-1040
Подраздел: РАСПРОСТРАНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛН

Аннотация >>
Показано, что крупномасштабные неоднородности атмосферы, наблюдаемые в экспериментах, могут оказывать существенное влияние на распространение оптического излучения на протяженных трассах. Продемонстрировано, что учет этого влияния в рамках классической модели турбулентности невозможен. Представлен алгоритм численного моделирования распространения лазерных пучков на протяженных слабонаклонных атмосферных трассах с крупномасштабными неоднородностями среды, в рамках которого наряду с искажениями пучка на мелкомасштабных неоднородностях и его регулярной рефракции в вертикальной плоскости, возможно учесть рефракцию и фокусировку пучка на крупномасштабных неоднородностях.


5.
Изучение астроклимата Байкальской астрофизической обсерватории оптическими методами

П. А. КОНЯЕВ1, А. В. БОРОВИК2
1Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, 634021, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1
peter@iao.ru
2Институт солнечно-земной физики СО РАН, 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 126а
aborovik@iszf.irk.ru
Ключевые слова: астроклимат, оптические измерения, компьютерный анализ изображений, атмосферная турбулентность
Страницы: 1041-1044
Подраздел: РАСПРОСТРАНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛН

Аннотация >>
Предложена методика измерения астроклиматических характеристик Байкальской астрофизической обсерватории (БАО) по анализу качества изображений, получаемых на телескопе полного диска Солнца. Для оценки качества изображений используется модифицированный информационно-статистический алгоритм «оптимального окна». Обработка материала большого объема (тысячи кадров) осуществляется в автоматическом режиме на аппаратно-программном комплексе, разработанном в Институте оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН на основе технологий параллельного программирования NVIDIA® CUDA и библиотек Intel® IPP и MKL. Приведены результаты статистического анализа фильтрограмм солнечной хромосферы в линии Н-альфа, полученные на БАО в течение 2001–2002 гг. на цифровой камере Princeton Instruments 2048B.


6.
Оптические и микрофизические свойства пиролизного дыма по данным измерений 4-волновым поляризационным спектронефелометром

Р. Ф. РАХИМОВ, В. С. КОЗЛОВ, А. Г. ТУМАКОВ, В. П. ШМАРГУНОВ
Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, 634021, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1
temur@iao.ru
Ключевые слова: пиролизный дым, поляризационная спектронефелометрия, обратная задача, распределение частиц по размерам, комплексный показатель преломления
Страницы: 1045-1053
Подраздел: ОПТИКА КЛАСТЕРОВ, АЭРОЗОЛЕЙ И ГИДРОЗОЛЕЙ

Аннотация >>
По данным поляризационных спектронефелометрических измерений изучена динамика оптико-микрофизических свойств пиролизного дыма при его 3-суточном выстаивании в Большой аэрозольной камере ИОА СО РАН (1800 м3). Дым формировался при низкотемпературном (~ 400 °C) разложении хвойных сортов древесины. На основе решения обратной задачи исследованы особенности динамики дисперсного состава и комплексного показателя преломления частиц. Ключевым отличием микрофизики пиролизных дымов от смешанных режимов сгорания лесной биомассы является низкое содержание сильнопоглощающих соединений (сажи) в частицах микродисперсной фракции (радиусами < 150 нм). Этот факт приводит к тому, что дымы являются слабопоглощающими, и значения альбедо однократного рассеяния плотного пиролизного дыма в видимой области спектра (~ 525 нм) на стадии дымообразования близки к единице, уменьшаясь при 3-суточном выстаивании лишь до ~ 0,96. В распределениях объема частиц по размерам формируются среднедисперсная ~ 400 нм и крупнодисперсная ~ 850 нм фракции. При старении дыма обе моды сдвигаются в область малых размеров, и для выстоявшегося дыма основной в спектре размеров становится среднедисперсная фракция. Пиролизный дым, в отличие от смешанных дымов, характеризуется широким спектром размеров – до радиусов около 1500 нм. Вследствие этого при дымообразовании эффективный радиус пиролизных частиц (~ 400 нм) более чем в 2 раза превышает соответствующий смешанным дымам. При старении дыма эффективный радиус уменьшается от 400 до 170 нм. Получены устойчивые корреляционные связи объемных коэффициентов локационного рассеяния и ослабления, альбедо и эффективного радиуса частиц, выступающие в пользу применимости для пиролизного дыма однопараметрической модели субмикронного аэрозоля.


7.
Анализ данных мониторинга органического/неорганического углерода и суммарного белка в аэрозоле приземного слоя атмосферы юга Западной Сибири

А. С. САФАТОВ1, Г. А. БУРЯК1, С. Е. ОЛЬКИН1, И. К. РЕЗНИКОВА1, В. И. МАКАРОВ2, С. А. ПОПОВА2
1ФБУН ГНЦ ВБ «Вектор», 630559, Новосибирская область, пос. Кольцово
safatov@vector.nsc.ru
2ФГБУН ИХКГ СО РАН, 630090, г. Новосибирск, ул. Институтская, 3
makarov@kinetics.nsc.ru
Ключевые слова: атмосферные аэрозоли, органический/неорганический углерод, биоаэрозоли, мониторинг
Страницы: 1054-1058
Подраздел: ОПТИКА КЛАСТЕРОВ, АЭРОЗОЛЕЙ И ГИДРОЗОЛЕЙ

Аннотация >>
Представлены уникальные данные 12-летнего мониторинга (2001–2012 гг.) в пос. Ключи Новосибирской области массовой концентрации атмосферного аэрозоля, концентраций органического углерода (ОС), неорганического углерода (ЕС) и суммарного белка (ТР) в нем. За период исследования обнаружены возрастающий тренд в концентрациях атмосферного аэрозоля, OC и отношения OC/ЕС, спадающий тренд концентрации ТР. Приводятся сезонные изменения этих концентраций и отношений ОС/ЕС и ТР/ОС. Сопоставление полученных результатов с литературными данными для других регионов Европы и Азии выявило хорошее совпадение величин и тенденций для одних регионов и отсутствие такового для других регионов.


8.
Результаты спектральных измерений аэрозольной оптической толщи атмосферы солнечными фотометрами в 58-й Российской антарктической экспедиции

С. М. САКЕРИН1, Н. И. ВЛАСОВ2, Д. М. КАБАНОВ1, К. Е. ЛУБО-ЛЕСНИЧЕНКО2, А. Н. ПРАХОВ2, В. Ф. РАДИОНОВ2, Ю. С. ТУРЧИНОВИЧ1, B.N. HOLBEN3, A. SMIRNOV3
1Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, 634021, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1, Россия
sms@iao.ru
2Арктический и антарктический научно-исследовательский институт, 199397, г. Санкт-Петербург, ул. Беринга, 38, Россия
3NASA Goddard Space Flight Center, 8800 Greenbelt Rd, Greenbelt, MD 20771, USA
Brent.N.Holben@nasa.gov
Ключевые слова: аэрозольная оптическая толща, Атлантика, Антарктика
Страницы: 1059-1067
Подраздел: АТМОСФЕРНАЯ РАДИАЦИЯ, ОПТИЧЕСКАЯ ПОГОДА И КЛИМАТ

Аннотация >>
Обсуждаются особенности пространственно-временной изменчивости аэрозольной оптической толщи (АОТ) атмосферы, измеренных в 58-й Российской антарктической экспедиции с борта НЭС «Академик Федоров», «Академик Трешников» и на ст. Мирный. Показано, что основной закономерностью пространственного распределения АОТ над океаном в Южном полушарии является линейный широтный спад АОТ от 0,15 на экваторе до 0,025 вблизи Антарктиды. Отмечается сохранение низкого уровня АОТ в Антарктиде (0,022 ± 0,005) в последние 17 лет.


9.
Вулканогенный фактор усиления стратосферно-тропосферного обмена

В. В. ЗУЕВ, Н. Е. ЗУЕВА, Е. С. САВЕЛЬЕВА
Институт мониторинга климатических и экологических систем CO РАН, 634021, г. Томск, пр. Академический, 10/3
vvzuev@imces.ru
Ключевые слова: вулканические извержения, газо-пепловые облака, углеродные частицы, разрушение тропопаузы, стратосферно-тропосферный обмен, приземные концентрации озона
Страницы: 1068-1072
Подраздел: АТМОСФЕРНАЯ РАДИАЦИЯ, ОПТИЧЕСКАЯ ПОГОДА И КЛИМАТ

Аннотация >>
Предложен механизм попадания вулканогенных аэрозолей в стратосферу после извержений плинианского типа, максимальная высота выброса которых не превышает высоты тропопаузы. С использованием траекторной модели NOAA HYSPLIT и общедоступных глобальных температурных данных показана роль вулканических газо-пепловых облаков в изменении температурного режима верхней тропосферы и нижней стратосферы, разрушении тропопаузы и, как следствие, в усилении стратосферно-тропосферного обмена. Установлено, что при прохождении вулканических облаков регистрируется аномальное увеличение приземных концентраций озона.


10.
Фотоприемные модули для лидарных станций в сети CIS-LiNet

А. С. СЛЕСАРЬ1, А. П. ЧАЙКОВСКИЙ1, А. П. ИВАНОВ1, С. В. ДЕНИСОВ1, М. М. КОРОЛЬ1, Ф. П. ОСИПЕНКО1, Ю. С. БАЛИН2, Г. П. КОХАНЕНКО2, И. Э. ПЕННЕР2
1Институт физики НАН Беларуси, 22007, г. Минск, пр. Независимости, 67, Беларусь
chaikov@dragon.bas-net.by
2Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, 634021, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1, Россия
balin@iao.ru
Ключевые слова: лидар, фотодетектор, ФЭУ, счет фотонов
Страницы: 1073-1081
Подраздел: АТМОСФЕРНАЯ РАДИАЦИЯ, ОПТИЧЕСКАЯ ПОГОДА И КЛИМАТ

Аннотация >>
В результате совместной работы научных групп Института физики НАН Беларуси и Института оптики атмосферы СО РАН создана линейка унифицированных фотоприемных модулей, обеспечивающих регистрацию лидарных сигналов в диапазоне 0,28–1,5 мкм в режимах аналогового сигнала и счета фотонов на основе ФЭУ и лавинных фотодиодов. Разработано программное обеспечение для управления фотоприемными модулями, и изготовлен испытательный стенд для измерения их характеристик. Изделия предназначены для использования на станциях лидарной сети CIS-LiNet.


11.
Сравнение различных методов статистического прогнозирования суточной динамики приземной концентрации озона

П. Н. АНТОХИН, Б. Д. БЕЛАН, Д. Е. САВКИН, Г. Н. ТОЛМАЧЕВ
Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, 634021, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1
apn@iao.ru
Ключевые слова: атмосфера, озон, моделирование, прогноз
Страницы: 1082-1089
Подраздел: АТМОСФЕРНАЯ РАДИАЦИЯ, ОПТИЧЕСКАЯ ПОГОДА И КЛИМАТ

Аннотация >>
С использованием длинных рядов наблюдений, полученных на TOR-станции в Томском академгородке, разработана эмпирическая модель прогноза среднесуточной концентрации озона на основе многослойной нейронной сети. Проведено сравнение с моделями, основанными на множественной линейной регрессии и авторегрессии. Из всех методов нейросетевой подход оказался наиболее удачным. Он позволяет описать до 70% общей дисперсии среднего значения и до 50% дисперсии среднеквадратического отклонения. При этом величина среднеквадратической ошибки прогноза не превышает инструментальной погрешности измерений.


12.
Автоматизированный комплекс «Flux-NIES» для измерения потоков метана и диоксида углерода

О. А. КРАСНОВ1, S. MAKSYUTOV2, М. В. ГЛАГОЛЕВ3,4,5, М. Ю. КАТАЕВ6, G. INOUE7, А. И. НАДЕЕВ1, В. Д. ШЕЛЕВОЙ8
1Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, 634021, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1, Россия
krasnov@iao.ru
2National Institute for Environmental Studies, 16-2 Onogawa, Tsukuba, 305-0053, Japan
3Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, 119991, г. Москва, ГСП-1, Россия
4Институт лесоведения РАН, 143030, пос. Успенское, Московская обл., Россия
5Югорский государственный университет, 628012, г. Ханты-Мансийск, ул. Чехова, 16, Россия
6Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 634050, г. Томск, пр. Ленина, 40, Россия
kataev.m@sibmail.com
7Atmosphere and Ocean Research Institute, 5-1-5, Kashiwanoha, Kashiwa-shi, Chiba 227-8564, Japan
8Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, 634055, г. Томск, пр-т Академический, 10/3, Россия
Ключевые слова: парниковые газы, атмосферный метан, атмосферный диоксид углерода, газообмен на границе «почва – атмосфера», автоматизированный комплекс для измерения потоков
Страницы: 1090-1097
Подраздел: АТМОСФЕРНАЯ РАДИАЦИЯ, ОПТИЧЕСКАЯ ПОГОДА И КЛИМАТ

Аннотация >>
Обсуждается метод статических камер для исследования газообмена на границе «почва – атмосфера», описывается автоматизированный комплекс «Flux-NIES» для измерения потоков метана и диоксида углерода. Комплекс установлен и успешно функционирует в районе с. Плотниково Бакчарского района Томской области (56-51,29’ с.ш., 82-50,91’ в.д.) c 1997 г. по настоящее время. Приводится методика обработки данных измерений, обсуждаются технические детали определения некоторых параметров методики.


13.
Прогноз осадков в районе аэропорта Богашево с использованием модели WRF

Л. И. КИЖНЕР, Н. К. БАРАШКОВА, А. С. АХМЕТШИНА, А. А. БАРТ, А. В. СТАРЧЕНКО
Национальный исследовательский Томский государственный университет, 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36
kdm@mail.tsu.ru
Ключевые слова: авиация, осадки, облачность, модель WRF, прогноз, параметризации микрофизических процессов
Страницы: 1098-1105
Подраздел: АТМОСФЕРНАЯ РАДИАЦИЯ, ОПТИЧЕСКАЯ ПОГОДА И КЛИМАТ

Аннотация >>
Представлены результаты численного моделирования метеорологических условий в районе аэропорта Богашево и г. Томска, полученные с помощью мезомасштабной прогностической системы Weather Research & Forecasting (WRF). Основное внимание уделено выбору параметризации микрофизических процессов, адекватной для условий Западной Сибири, с целью получения достоверного прогноза интенсивных дождевых осадков. Выполнено сравнение прогностических и фактических данных по осадкам и облачности, которое продемонстрировало хорошие возможности модели для прогноза осадков и опасных для авиации явлений. Лучшие результаты дало применение параметризации микрофизики ETA.


14.
Концентрация пигментов и красная флуоресценция листьев Elytrigia repens в процессе вегетации растений

Е. Н. ЗАВОРУЕВА1, В. В. ЗАВОРУЕВ2,3
1Сибирский федеральный университет, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 82
elena_zavorueva@mail.ru
2Сибирский федеральный университет, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50/44
valzav@icm.krasn.ru
3Институт вычислительного моделирования СО РАН
Ключевые слова: флуоресценция, хлорофилл, вегетация
Страницы: 1106-1111
Подраздел: РАДИАЦИЯ И БИОСФЕРА

Аннотация >>
Вегетационная динамика отношения дальней красной (F734) к красной (F682) флуоресценции листьев холодоустойчивой травы Elytrigia repens отличается от подобных зависимостей, полученных для тополей и берез. Показано, что в весенний и осенний периоды параметр F734/F682 возрастает с понижением температуры. В условиях городской среды Красноярска параметр F734/F682 более устойчив к влиянию поллютантов, чем концентрация суммы хлорофиллов листьев Elytrigia repens.