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

Поиск по журналу

Оптика атмосферы и океана

2017 год, номер 7

1.
Оптические характеристики деформированных атмосферных ледяных столбиков

А.В. КОНОШОНКИН1,2
1Национальный исследовательский Томский государственный университет, 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36
sasha_tvo@iao.ru
2Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, 634055, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1
Ключевые слова: деформированный ледяной столбик, перистые облака, физическая оптика, рассеяние света, ледяные кристаллы, irregular ice columns, cirrus clouds, physical optics, light scattering, ice crystals
Страницы: 543-551
Подраздел: ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ АТМОСФЕРЫ, ГИДРОСФЕРЫ И ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

Аннотация >>
Исследование перистых облаков, оказывающих значительное влияние на климат, проводится с использованием лидаров. Интерпретация лидарных данных опирается на решение прямой задачи рассеяния на ледяных кристаллических частицах облаков. Рассчитанные ранее оптические характеристики идеальных ледяных гексагональных столбиков плохо согласуются с результатами лидарных наблюдений. В статье представлены результаты расчетов оптических характеристик деформированных гексагональных ледяных столбиков, которые дают хорошее согласие с экспериментальными результатами. Проведены расчеты для частиц с деформированным двугранным углом 90°. Показано, что логарифм матрицы рассеяния может быть с хорошей точностью аппроксимирован линейной функцией логарифма размера частицы, что позволяет значительно ускорить получение оптических характеристик облака. Установлено, что уже при углах деформации в несколько градусов оптические характеристики хорошо согласуются с результатами лидарных наблюдений во всем диапазоне рассчитанных размеров.

DOI: 10.15372/AOO20170701
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


2.
Восстановление доли ориентированных атмосферных кристаллов по данным рамановского лидара и облакомера

А.В. КОНОШОНКИН1,2, Н.В. КУСТОВА1, А.Г. БОРОВОЙ1,2, J. REICHARDT3
1Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, 634055, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1, Россия
sasha_tvo@iao.ru
2Национальный исследовательский Томский государственный университет, 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36, Россия
borovoi@iao.ru
3Richard-Aβmann-Observatorium, DWD, Lindenberg, Germany
Jens.Reichardt@dwd.de
Ключевые слова: квазигоризонтально ориентированные пластинки, перистые облака, физическая оптика, рассеяние света, ледяные кристаллы, quazi-horizontally oriented ice plates, cirrus clouds, physical optics, light scattering, ice crystals
Страницы: 552-557
Подраздел: ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ АТМОСФЕРЫ, ГИДРОСФЕРЫ И ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

Аннотация >>
Представлены результаты восстановления доли ориентированных гексагональных ледяных пластинок в облаке хаотически ориентированных ледяных кристаллических частиц из данных совместного зондирования перистого облака вертикально ориентированного рамановским лидаром облакомером. Показано, что в случаеи отклоненного от вертикали на угол 5 отсутствия слоя квазигоризонтально ориентированных частиц перпендикулярная и параллельная составляющие коэффициента обратного рассеяния рамановского лидара совпадают с точностью до постоянного множителя с коэффициентом обратного рассеяния облакомера. В случае появления слоя квазигоризонтальных частиц доля ориентированных частиц и угол преимущественной ориентации могут быть восстановлены из разности профилей коэффициента обратного рассеяния с использованием измеренного профиля коэффициента экстинкции.

DOI: 10.15372/AOO20170702
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


3.
Аналитическая оценка локационного сигнала от шероховатой поверхности в аэрозольной среде

В.В. ДУДОРОВ, В.В. КОЛОСОВ
Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, 634055, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1
dvv@iao.ru
Ключевые слова: локационный сигнал, рассеяние, шероховатая поверхность, аэрозольная среда, location signal, scattering, rough surface, aerosol medium
Страницы: 558-566
Подраздел: ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ АТМОСФЕРЫ, ГИДРОСФЕРЫ И ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

Аннотация >>
В приближении гауссова вида распределений поля частично когерентного лазерного пучка, коэффициента диффузного отражения от объекта, индикатрисы рассеяния атмосферой и функции пропускания приемной апертуры получены аналитические выражения для полезного сигнала, отраженного от шероховатой поверхности объекта, и шумового сигнала, рассеянного (в приближении однократного рассеяния) аэрозолем, расположенным между приемопередающей системой и наблюдаемым объектом. Рассчитано отношение данных сигналов в зависимости от расстояния до объекта.

DOI: 10.15372/AOO20170703
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


4.
Модель совместного учета турбулентных искажений и аэрозольного рассеяния при формировании когерентных и некогерентных изображений объекта

В.В. ДУДОРОВ
Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, 634055, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1
dvv@iao.ru
Ключевые слова: некогерентное изображение, лазерная подсветка, атмосферная турбулентность, аэрозольное рассеяние, incoherent image, laser illumination, atmospheric turbulence, aerosol scattering
Страницы: 567-574
Подраздел: ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ АТМОСФЕРЫ, ГИДРОСФЕРЫ И ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

Аннотация >>
Предложен метод совместного учета турбулентных (рефракционных) и аэрозольных (рассеивающих) искажений при формировании изображений объектов, подсвеченных лазерным излучением. Метод реализован в рамках совместного решения параболического уравнения и уравнения переноса излучения методом расщепления по физическим факторам. Моделирование турбулентных искажений выполнено на основе традиционного метода фазовых экранов. Моделирование аэрозольного рассеяния основано на разбиении дистанции между объектом и наблюдателем на ограниченное число статистически независимых рассеивающих слоев, для каждого из которых в приближении однократного рассеяния формируется когерентная (для рассеяния вперед) и некогерентная (для рассеяния вперед и назад) компоненты рассеянного поля. Представлены результаты моделирования когерентного и некогерентного изображений объекта, подсвеченного лазерным излучением.

DOI: 10.15372/AOO20170704
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


5.
Влияние дозвуковой скорости движения летательного аппарата на искажения лазерного пучка, распространяющегося с поверхности турели в турбулентной атмосфере

В.А. БАНАХ, А.А. СУХАРЕВ
Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, 634055, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1
banakh@iao.ru
Ключевые слова: турель, средняя интенсивность, турбулентность, дисперсия флуктуаций интенсивности, turret, mean intensity, turbulence, variance of intensity fluctuations
Страницы: 575-580
Подраздел: ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ АТМОСФЕРЫ, ГИДРОСФЕРЫ И ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

Аннотация >>
Представлены результаты анализа средней интенсивности, флуктуаций интенсивности и регулярных и случайных смещений оптических пучков, распространяющихся через область повышенных значений плотности, формирующуюся при дозвуковом обтекании потоком воздуха турели, в турбулентной атмосфере. Показано, что наличие возмущений вокруг турели, обусловленных дозвуковой скоростью движения летательного аппарата, незначительно влияет на исследуемые характеристики пучка. Приводятся данные, иллюстрирующие изменения исследуемых характеристик пучка для трасс различной геометрии в зависимости от турбулентных условий распространения света.

DOI: 10.15372/AOO20170705
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


6.
Совместное восстановление микрофизических характеристик, комплексного показателя преломления и функции распределения частиц по лидарным измерениям

С.В. САМОЙЛОВА, И.Э. ПЕННЕР, Г.П. КОХАНЕНКО, Ю.С. БАЛИН
Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, 634055, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1
ssv@seversk.tomsknet.ru
Ключевые слова: аэрозоль, лидар, функция распределения частиц по размерам, показатель преломления, аэрозоль, лидар, функция распределения частиц по размерам, показатель преломления, aerosol, lidar, particle size distribution function, refractive index
Страницы: 581-588
Подраздел: ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ АТМОСФЕРЫ, ГИДРОСФЕРЫ И ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

Аннотация >>
Представлены результаты анализа микрофизических характеристик аэрозоля по данным ночных измерений рамановским лидаром в Томске (56 с.ш., 85 в.д.) в 2013 г. Рассмотрены теоретические аспекты восстановления функции распределения частиц по размерам U ( r ) при заданном показателе преломления m . Показано, что грубодисперсная фракция однозначно не восстанавливается. Предложена параболическая аппроксимация среднего размера крупных частиц Rcoarse, которая позволяет определять функции распределения частиц до 3 мкм. Доказано, что при совместной оценке рассматриваемых параметров восстановленный показатель преломления нелинейно связан с оптическими коэффициентами и функцией распределения, что приводит к появлению различных, в том числе и ложных значений показателя преломления. Получены численные оценки параметров для пограничного слоя и средней тропосферы.

DOI: 10.15372/AOO20170706
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


7.
Решение обратной задачи DIAL-IPDA аэрокосмического лидарного зондирования углекислого газа на основе бионических методов

А.Я. СУХАНОВ
Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, 634055, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1
say@iao.ru
Ключевые слова: атмосфера, лидар, углекислый газ, парниковый газ, бионический метод, нейронная сеть, генетический алгоритм, atmosphere, lidar, carbon dioxide, greenhouse gas, bionic method, neural net, genetic algorithm
Страницы: 589-597
Подраздел: ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ АТМОСФЕРЫ, ГИДРОСФЕРЫ И ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

Аннотация >>
Рассматривается применение бионических методов, в частности нейронных сетей и генетических алгоритмов, для решения задачи восстановления относительной концентрации парникового газа CO2 при зондировании с борта стратосферного аэростата или дирижабля. В качестве сигналов для восстановления используются обратно-рассеянный и отраженный от поверхности Земли сигналы на длинах волн вблизи 1572 нм. Приводятся сравнения ошибок восстановления при использовании стандартного DIAL-подхода и в комбинации с технологией IPDA. Для предложенных технических характеристик лидара средняя ошибка разработанных алгоритмов менее 1 ppm. Применение генетического алгоритма основано на минимизации невязки между модельным представлением сигналов и полученным сигналом. Обучение нейронной сети происходит на примерах моделируемых сигналов (отраженного и рассеянного) и высотном распределении газовой концентрации.

DOI: 10.15372/AOO20170707
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


8.
Параметрический генератор света в задачах зондирования газовых составляющих атмосферы в спектральном диапазоне 3-4 мкм

Г.Г. МАТВИЕНКО1,2, О.А. РОМАНОВСКИЙ1,2, С.А. САДОВНИКОВ1, А.Я. СУХАНОВ1,3, О.В. ХАРЧЕНКО1, С.В. ЯКОВЛЕВ1,2
1Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, 634055, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1
mgg@iao.ru
2Национальный исследовательский Томский государственный университет, 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36
roa@iao.ru
3Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 634050, г. Томск, пр. Ленина, 40
say@iao.ru
Ключевые слова: атмосфера, лидарное зондирование, МДП, ДОАС, газовые составляющие атмосферы, нелинейные кристаллы, atmosphere, lidar sounding, DIAL, DOAS, atmospheric trace gas, nonlinear crystals
Страницы: 598-604
Подраздел: ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ АТМОСФЕРЫ, ГИДРОСФЕРЫ И ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

Аннотация >>
Представлена лазерная система на основе параметрических генераторов света, входящая в состав лидара дифференциального поглощения и обеспечивающая перестраиваемую генерацию наносекундных импульсов излучения в спектральном диапазоне 3-4 мкм. Разработана методика лидарных измерений газовых компонент атмосферы с помощью метода дифференциального поглощения (МДП) и метода дифференциальной оптической абсорбционной спектроскопии (ДОАС). Проведена апробация методики МДП-ДОАС в численном эксперименте для оценки возможностей лидарного зондирования малых газовых составляющих атмосферы. Представлены результаты моделирования лидарных измерений малых газовых составляющих атмосферы в диапазоне 3-4 мкм.

DOI: 10.15372/AOO20170708
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


9.
Результаты исследования внутригодовой изменчивости наполнения стратосферы фоновым аэрозолем над Томском по данным лидарных измерений в 2011-2015 гг

В.Н. МАРИЧЕВ, Д.А. БОЧКОВСКИЙ
Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, 634055, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1
marichev@iao.ru
Ключевые слова: лидар, стратосферный фоновый аэрозоль, лидар, стратосферный фоновый аэрозоль, lidar, stratospheric background aerosol
Страницы: 605-615
Подраздел: ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ АТМОСФЕРЫ, ГИДРОСФЕРЫ И ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

Аннотация >>
Представлены результаты экспериментальных исследований изменчивости вертикально-временной структуры аэрозоля в стратосфере над Томском на лидарном комплексе станции высотного зондирования атмосферы ИОА СО РАН за период 2011-2015 гг. Как и раньше, акцент сделан на изучении возмущений аэрозольной компоненты в стратосфере, вызываемых извержениями вулканов, и выявлении особенностей внутригодовой изменчивости содержания стратосферного аэрозоля. Указанный период, за исключением второй половины 2011 г. (появление над Томском эруптивных слоев от извержения вулкана Гримсвотн), характеризуется практически полным отсутствием вулканической активности, приводящей к образованию стратосферного аэрозоля и его переносу в сторону Томска, в связи с чем появилась возможность для изучения поведения вертикальной структуры фонового аэрозоля в стратосфере в течение 2011-2015 гг. По анализу полученных лидарных данных выявлена устойчивая тенденция аэрозольного наполнения нижней стратосферы в холодные периоды года с его максимальным содержанием в декабре-январе и почти полным его отсутствием во всем слое стратосферы в теплые периоды.

DOI: 10.15372/AOO20170709
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


10.
Исследование колебательно-вращательной энергетической структуры состояний (0101, F1) и (0101, F2) молекулы 28SiH4

Н.И. РАСПОПОВА
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30
raspopovani@tpu.ru
Ключевые слова: деформационные колебания, обертоны, тетраэдрические расщепления, резонансные взаимодействия, bending vibrations, overtones, tetrahedral splittings, resonance interactions
Страницы: 616-620
Подраздел: ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ АТМОСФЕРЫ, ГИДРОСФЕРЫ И ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

Аннотация >>
Впервые выполнен анализ колебательно-вращательного ИК-спектра высокого разрешения деформационных полос поглощения n2 + n4 (F1) и n2 + n4 (F2) молекулы 28SiH4 с помощью программного пакета SPHETOM. Проинтерпретировано около 618 экспериментальных переходов с J max = 8. Из решения обратной спектроскопической задачи определены вращательные, центробежные, резонансные параметры и параметры тетраэдрических расщеплений исследуемых колебательных состояний. Полученный набор параметров воспроизводит исходные экспериментальные данные с точностью, близкой к экспериментальной, d rms = 8 × 10-4 см-1.

DOI: 10.15372/AOO20170710
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину


11.
Эффективные параметризации поглощения биологически активной УФ-радиации атмосферным озоном

Б.А. ФОМИН, Г.Э. КОЛОКУТИН
ФГБУ «Центральная аэрологическая обсерватория», 141700, г. Долгопрудный, ул. Первомайская, 3
b.fomin@mail.ru
Ключевые слова: УФ-радиация, поглощение озоном, радиационные модели, медицинские приложения, UV radiation, ozone absorption, radiation models, medical applications
Страницы: 621-627
Подраздел: ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ АТМОСФЕРЫ, ГИДРОСФЕРЫ И ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

Аннотация >>
Описан метод параметризации поглощения УФ-радиации атмосферным озоном. Предложены параметризации для компьютерного моделирования тропосферных потоков УФ-А- и УФ-Б-радиации, а также модифицированных потоков биологически активной УФ-радиации в медицинских приложениях (для анализа образования витамина D в организме людей и оценок риска эритемы, рака и катаракты). Параметризации дают возможность решать уравнения переноса УФ-радиации всего в одной эффективной спектральной точке для получения интегральных потоков в диапазоне 280-400 нм (с учетом спектральных факторов, характеризующих биологические эффекты). При использовании параметризаций характерные погрешности расчетов потоков в чистой и облачной тропосфере составляют ~ 3-5%. Использование этих параметризаций актуально для быстрых радиационных моделей, например для on-line-моделирования потоков УФ-радиации в медицинских приложениях. Рассмотренный метод может использоваться для повышения точности радиационных блоков моделей общей циркуляции атмосферы, в радиационно-химических моделях и т.п.

DOI: 10.15372/AOO20170711
Добавить в корзину
Товар добавлен в корзину