Главная – Журналы – Оптика атмосферы и океана 2013 номер 11

С использованием полуэмпирического метода проведены расчеты полуширин линий H₂O–CO₂ для значений вращательного квантового числа J от 0 до 20. Исследовалась температурная зависимость уширения линий, для всех переходов рассчитаны коэффициенты температурной зависимости.

Измерено поглощение излучения углекислым газом в области 8000 см^–1, проведен расчет коэффициентов поглощения с применением асимптотической теории крыльев линий на основе подгонки к экспериментальным данным. Результаты расчета хорошо согласуются с экспериментом. Согласно теории крыльев линий поглощение в крыльях полос обусловлено крыльями сильных линий близлежащей полосы. В рамках этих представлений экспериментальные и расчетные данные о коэффициенте поглощения СО₂ в крыльях двух полос в области 8000 см^–1 могут являться источником сведений о форме контура спектральных линий при смещенных частотах, отвечающих нескольким десяткам полуширин. Полученные результаты подтверждают гипотезу о том, что параметры контуров в крыльях полос, отвечающих переходам с одним и тем же начальным состоянием, оказываются близкими. Выражение для контура спектральных линий при больших смещенных частотах может быть полезно для расчетов пропускания излучения в окнах прозрачности атмосфер, содержащих СО₂.

Представлены результаты расчета средней интенсивности и величины отклонения от прямолинейного распространения оптического пучка, прошедшего через ударную волну в начале трассы и распространяющегося затем в однородной среде. Показано, что пространственная неоднородность показателя преломления воздуха в области ударной волны, возникающей при обтекании сверхзвуковым потоком конусообразного тела, может оказывать фокусирующее действие на пересекающий ее пучок. Угловое отклонение оптического пучка от прямолинейного распространения за счет ударной волны зависит лишь от высоты над поверхностью Земли, на которой ударная волна образуется. С увеличением высоты влияние ударной волны на пересекающий ее оптический пучок уменьшается.

Приведены результаты синхронных измерений радиуса когерентности Фрида оптическим и метеорологическим методами на Большом солнечном вакуумном телескопе. Обнаружено уменьшение величины данного параметра в зимний период времени. Исследованы спектры неоднородностей скорости ветра и температуры при измерениях радиуса Фрида.

Представлены результаты анализа структурных функций температуры воздуха в приземном слое атмосферы над неоднородной подстилающей поверхностью. На основе обработки экспериментальных данных выделены три основных типа структурных функций и предложены модели их параметризации в диапазоне сдвигов, относящихся к инерционному интервалу турбулентности. Оценена повторяемость выделенных типов структурных функций в различное время года в пункте наблюдения над урбанизированной территорией.

Приводится статистика параметров, входящих в аналитические представления структурных функций температуры воздуха в приземном слое атмосферы над неоднородной подстилающей поверхностью. Основное внимание уделено анализу гистограмм этих параметров. Отмечается достаточно высокая степень изменчивости параметров, связанная, в том числе, с местом проводившихся наблюдений и высотой размещения измерительного прибора. Рассмотрена связь параметров структурных функций со среднеквадратическими отклонениями скорости ветра и температуры воздуха.

Предложен метод акустического зондирования внешнего масштаба динамической турбулентности. При интерпретации данных зондирования использовался разработанный авторами адаптивный алгоритм. Работоспособность предложенного метода подтверждается сравнением полученных результатов с имеющимися в литературе данными.

В качестве примера практического применения фемтосекундных систем в задачах дистанционного зондирования приведено сравнение спектров лазерно-индуцированной флуоресценции (LIF) и спектров лазерно-индуцированного пробоя (LIBS) листа зеленого растения при воздействии на него излучением фемтосекундного и наносекундного лазеров. Показана перспективность дистанционных лидарных исследований природных объектов фемтосекундными лазерными системами с целью определения их микроэлементного и молекулярного состава.

Представлены результаты экспериментальных исследований спектров свечения морского аэрозоля под действием фемтосекундных импульсов Ti:Sapphire-лазера с длинами волн 800 и 400 нм. Показано, что при облучении первой гармоникой наблюдается свечение линии натрия 588,9 нм, при облучении второй гармоникой возбуждается флуоресценция растворенных в морской воде органических веществ.

По данным ИК-спектров пропускания аэрозольных проб и результатам измерений оптических характеристик приземного аэрозоля на Звенигородской научной станции исследуется статистическая связь параметра конденсационной активности Хенела с относительной влажностью воздуха и основными химическими компонентами аэрозоля: сульфатным, нитратным и минеральным, — содержащимися в частицах диаметрами 1–2 мкм. Выявлено, что параметр Хенела приземного аэрозоля, содержащего нитраты, уменьшается с ростом относительной влажности воздуха. Увеличение доли нитратов в микронных частицах приводит, вероятно, к небольшому увеличению параметра Хенела. Наличие малорастворимых минеральных частиц в составе 2-микронной фракции аэрозоля приводит к уменьшению параметра Хенела. Значения параметра Хенела, характерные для сульфатного аэрозоля, вероятно, заключены в пределах 0,4–0,6. Сезонные изменения параметра Хенела в определенной степени обусловлены изменениями химического состава аэрозоля.

Представлено сравнение результатов расчетов и измерений потоков нисходящей солнечной радиации на поверхности Земли, выполненных в безоблачной атмосфере летом 2010–2012 гг. в фоновом районе бореальной зоны Сибири (г. Томск). Сопоставление выполнено с учетом инструментальных ошибок и погрешностей определения характеристик атмосферы. Для задания оптических характеристик аэрозоля использованы данные фотометрических наземных измерений, полученных на Томской станции сети AERONET. Показано, что относительные различия модельных и экспериментальных значений потоков прямой и суммарной радиации в среднем не превышают 1 и 3% соответственно.

Представлены результаты многолетних наблюдений солнечной УФ–B- и общей радиации в г. Томске (56,5° с.ш., 85,1° в.д.) в 2003–2012 гг. Общая солнечная радиация измерялась пиранометром Янишевского М-115М, УФ–B-радиация – пиранометром UVB-1. Для наблюдений ОСО и спектральных измерений интенсивности УФ-радиации применялся спектрофотометр Brewer MKIV S/N 049. Проведено обсуждение результатов измерений солнечной радиации и ОСО в период появления и развития отрицательной озоновой аномалии весной 2011 г. Результаты спектральных измерений УФ–B-, УФ–А -радиации и ОСО, полученные в период озоновой аномалии 2011 г., сравнены с данными наблюдений в аналогичный период 2010 г. Данные 2010 г. по ОСО и УФ-радиации были взяты как наиболее близкие к средним многолетним значениям в г. Томске для сравниваемых дней. В 2011 г. в рассматриваемый период превышение значений суточной дозы УФ–B-радиации достигало 40%, а эритемной радиации 36%. Показано, что основной вклад в увеличение уровня приземной УФ-радиации внесло значительное понижение ОСО относительно многолетней нормы. Также выявлено, что для отдельных областей спектра 290–325 нм влияние таких факторов, как облачность и альбедо подстилающей поверхности, могло частично или полностью компенсировать возможный рост УФ-радиации, вызванный значительным падением ОСО.

Представлена вычислительная модель расчета поля яркости неба, вызванного однократно рассеянным в атмосфере солнечным излучением в видимом диапазоне спектра. В рамках численного моделирования принята модель послойно однородной атмосферы с высотным распределением коэффициентов молекулярного и аэрозольного рассеяния и поглощения. Расчеты производятся в трех спектральных диапазонах R, G, B, сопоставимых со зрением человека и фоторегистрацией.