Главная – Журналы – Оптика атмосферы и океана 2014 номер 3

Анализируются возможности определения истинного значения коэффициента рассеяния и восстановления распределения частиц по размерам по данным трехволнового интегрирующего нефелометра. Предложены два подхода к оценке отношения истинного коэффициента рассеяния к измеренному. Приведены результаты сравнения микроструктуры аэрозоля по данным одновременных измерений на интегрирующем нефелометре и нефелометре-поляриметре ФАН, а также сопоставления данных ФАН с измерениями на дифференциальном анализаторе подвижности.

Метод линейных оценок используется для определения интегральных параметров атмосферного аэрозоля, таких как объемная концентрация и эффективный радиус, из спектральных измерений его оптической толщи солнечным радиометром. Для тестирования метода выбирались трехмесячные серии оптических толщ на семи длинах волн для четырех станций, входящих в сеть AERONET и характеризуемых различными типами аэрозоля: городской, продукты горения биомассы, пустынный и морской. Сравнение полученных результатов с результатами стандартного алгоритма AERONET демонстрирует хорошее согласие между этими методами. Вместе с тем метод линейных оценок позволяет получать временные ряды параметров частиц из измерений солнечных радиометров с высоким временным разрешением порядка нескольких минут. Метод может быть использован в инструментах, в которых не предусмотрено угловое сканирование яркости неба, например в сети солнечных фотометров PFR/GAW.

По результатам многолетних измерений в Подмосковье проанализирована связь параметров приземного аэрозоля с направлением прихода воздушных масс. Использованы результаты 2004, 2006, 2007, 2010 и 2011 гг. Данные получены с помощью спектрополяриметра, трехсуточные обратные траектории рассчитывались с помощью стандартной программы NOAA HYSPLIT. Все возможные направления прихода воздушных масс были разбиты на 8 секторов, и принадлежность траектории к данному сектору определялась начальной ее точкой и ее характером. Соответствующие характеристики аэрозоля - массовая концентрация М и параметр Хенела χ - осреднялись по сектору. В распределении траекторий по секторам присутствует ярко выраженный максимум на секторе Балтика-Cеверная Атлантика, массовая концентрация имеет максимум на секторе Украина-Средиземноморье, усредненные величины параметра Хенела не зависят от направления прихода воздушных масс. Осредненное временное распределение траекторий отчетливо показывает наличие для секторов Балтика-Атлантика и Российская Западная Арктика - Полярный Урал периодических максимумов с периодом около 11-12 нед. В остальных секторах распределение реализаций их по времени относительно равномерно.

Исследована корректность оценивания комплексного показателя преломления m = m_R + im_I , и представлены результаты численного моделирования по точности восстановления микрофизических характеристик аэрозоля по лидарным измерениям коэффициентов ослабления (355 и 532 нм) и обратного рассеяния (355, 532 и 1064 нм). Показано, что определение m при наличии погрешностей неоднозначно — набору значений оптических коэффициентов соответствует непрерывная область на плоскости (m_R, m_I ). Точность оценивания характеристик бимодальной функции распределения по размерам U(r) зависит от величины вклада мелких частиц в объемную концентрацию. При совместном оценивании m, U(r) и 10%-х шумах ошибки восстановления Δm_R и Δm_I составляют 3,5 и 80% соответственно. Использование информации о лидарном отношении позволяет почти в 2 раза уменьшить погрешность восстановления альбедо однократного рассеяния.

Рассмотрено распределение тяжелых металлов - наиболее опасных загрязнителей почвы. В пробах пылевого аэрозоля обнаружено увеличение содержания Са, Zn и Sr по сравнению с почвой зоны распространения пылевой мглы. В почве зоны распространения пылевой мглы в 2008-2010 гг. концентрация элементов была понижена для Cr, Rb, Eu, Cs, Co и повышена для Mn, Ba, Ce, La, Yb и Th; содержание элементов имело максимум в 2009 г. Изучена динамика изменения содержания изотопов в составе проб пылевой мглы, собранных в 2007-2010 гг. Распределение изотопов в почве Таджикистана с юга на север имеет неравномерный характер с максимумом в г. Душанбе.

Атлантическое долгопериодное колебание (АДК), связанное с изменением океанического переноса тепла в Северной Атлантике и Атлантическом секторе Арктики, оказывает значительное влияние на климат Северного полушария (СП). С 1970-х по начало 2000-х гг. наблюдался рост индекса АДК, совпадающий с трендом глобального потепления. Для оценки вклада АДК в сезонные изменения температуры в СП проанализированы численные эксперименты с совместной моделью общей циркуляции атмосферы ECHAM5 и термодинамической моделью верхнего перемешанного слоя океана с использованием аномальных потоков океанической конвергенции тепла, связанных с АДК. При этом исследовался относительный вклад аномальных потоков тепла в Атлантике и в Арктике. Показано, что АДК может объяснять около 40% наблюденных температурных изменений в последние 30 лет в зимний и летний сезоны. Вертикальная структура температурных изменений, связанных с АДК, также имеет много общего с эмпирическими оценками, в частности воспроизводит арктическое усиление с максимальными трендами у поверхности в высоких широтах СП. АДК в модели приводит к увеличению вероятности формирования аномально холодных температурных режимов в феврале на территории России, несмотря на рост средней температуры для февраля. Также отмечено увеличение вероятности формирования аномально жарких июлей, в том числе на европейской территории России. Показано, что важный вклад в сезонные изменения вносят аномальные потоки тепла в Арктике, которые обычно не учитываются при моделировании эффекта долгопериодных колебаний в Северной Атлантике. Полученные результаты указывают на важную роль АДК в формировании погодно-климатических аномалий.

Для исследования структуры и динамики полей температуры разного пространственного и временного масштаба был применен метод выделения структур и привлечены средние месячные температуры воздуха 249 станций на территории северной части Евразии за период 1955-2010 гг. Проведена классификация поля средней месячной температуры для каждого календарного месяца, получены структуры (классы). Построены поля средней температуры в годовом ходе. Выделены структуры с большими площадями, внутри которых формируются очаги воздушных масс различного происхождения. Уточнены очаги зарождения воздушных масс, однородные поля температуры и переходные контрастные зоны между ними.

Приведена новая технология самолетного зондирования атмосферы. В сочетании с современным программным обеспечением она позволяет исследовать крупномасштабные особенности пространственного распределения состава воздуха. С помощью этой технологии исследованы крупномасштабные пространственные распределения аэрозоля, СО, СО₂ и О₃ над Арктическим побережьем и континентальными районами Сибири. Выявлены кардинальные различия в распределении аэрозоля, СО и СО₂ над континентом и побережьем. Это обусловлено различием в мощности источников и стоков примесей в рассмотренных районах.

Представлены информация об интеграции спектроскопических банков данных CDSD-296, CDSD-1000 и CDSD-4000, созданных в Институте оптики атмосферы СО РАН, в Виртуальный центр атомных и молекулярных данных (VAMDC) с целью расширения круга их пользователей и краткий обзор VAMDC, затрагивающий назначение системы, ее инфраструктуру и формат данных. Приведена реляционная структура CDSD, адаптированная для нужд VAMDC. Обсуждены решения ряда задач по оптимизации доступа к большим объемам спектроскопических данных.

Получены данные о концентрации фтора в атмосферных осадках дождя и снега в районе выбросов алюминиевого завода. Установлены динамика изменения концентрации фтора в осадках в течение года и закономерность изменения в зависимости от температуры приземного слоя воздуха и интенсивности осадков.

Происходящие изменения общего содержания озона (ОСО) в земной атмосфере влияют как на наблюдаемые атмосферные изменения, так и на климат нашей планеты. Для наземных измерений ОСО в Российской Федерации (РФ) используются спектрофотометры Dobson и Brewer, спектрометры SAOZ. Фильтровые озонометры М-124 применяются для наблюдений ОСО на Российской озонометрической сети. В ближайшее время планируется установка недавно созданных спектрометров УФОС для наблюдений озона и ультрафиолетовой солнечной радиации. Представлены основные характеристики аппаратуры для наземных наблюдений ОСО на территории РФ. Рассмотрены вопросы модернизации отечественной сети станций мониторинга озона и солнечной УФ-радиации.

Экспериментально исследованы спектрально-временные характеристики излучения линии водорода HI 656 нм при оптическом пробое, генерируемом импульсами основной гармоники фемтосекундного титан-сапфирового лазера на поверхности воды. Проведена оценка электронной плотности генерируемой плазмы.

Приведены результаты разработки и испытания телеуправляемого необитаемого подводного аппарата, несущего лазерный флуориметр для проведения исследований спектров лазерной индуцированной флуоресценции (ЛИФ) морской воды. Описаны результаты лабораторных исследований трехмерных спектров ЛИФ нефти, растворенной в морской воде, которые позволяют выделить спектр флуоресценции нефти на фоне спектра ЛИФ от растворенного органического вещества.

Рассматриваются результаты анализа статистических характеристик огибающих при распространении звука на коротких приземных трассах. На основе результатов обработки экспериментальных данных исследованы плотности распределения вероятностей огибающих для несущих частот 500 и 5 000 Гц. Определена повторяемость рассмотренных распределений. Оценена связь распределений с турбулентностью.