Главная – Журналы – Оптика атмосферы и океана 2015 номер 11

Представлена методика многочастотной диагностики колебательно-неравновесной газовой смеси, содержащей молекулы СО₂, в которой использованы данные измерений с помощью перестраиваемого СО₂-лазера ненасыщенных коэффициентов усиления на линиях переходов 00⁰1-[10⁰0, 02⁰0]_{I , II} и 00⁰2-[10⁰1, 02⁰1]_{I , II}. Приводятся результаты исследования влияния погрешностей измерений коэффициентов усиления и количества зондирующих линий на погрешности определения населенностей колебательных уровней и поступательной температуры газовой смеси.

Приводятся результаты моделирования атмосферных спектров поглощения солнечного излучения в спектральных интервалах, в которых возможно измерение содержания Н₂О в атмосфере. Сделано сравнение с измеренными спектрами пропускания атмосферы солнечного излучения, рассчитано общее содержание водяного пара в вертикальном столбе атмосферы из измеренных атмосферных спектров с использованием различных спектроскопических банков данных по линиям поглощения H₂O для различных метеорологических условий и зенитных углов Солнца.

Рассмотрены особенности определения микроструктуры аэрозоля из спектральных измерений аэрозольной оптической толщины, связанные с малой информативностью решения в области больших частиц. Такие условия реализуются в случаях, когда в аэрозоле присутствуют частицы, размеры которых намного превышают длины волн измерений. Предложен модифицированный алгоритм обращения аэрозольной оптической толщины, в котором используется гибридная модель микроструктуры аэрозоля. Модель включает описание дисперсного состава аэрозоля в информативной области размеров на основе интегральной функции распределения, дополненное параметрическим представлением микроструктуры больших частиц. Эффективность разработанного алгоритма исследована методом численного моделирования. Представлены результаты апробации алгоритма при обращении данных натурных экспериментов, которые показали возможность восстановления микроструктурных параметров грубодисперсной фракции аэрозоля при уменьшении верхней границы спектрального диапазона с 4 до 1,56 мкм.

Представлены результаты экспериментов по исследованию пространственных характеристик области множественной филаментации гига- и тераваттных импульсов Ti:Sapphire-лазера в стекле и воде. Получены зависимости координаты начала области филаментации, количества филаментов, их распределения вдоль оси лазерного пучка, средней длины филаментов от мощности импульса. Показано, что как для воды, так и для стекла пространственные характеристики области филаментации носят качественно схожий характер. Установлено, что количество филаментов вдоль области множественной филаментации имеет унимодальное распределение. С увеличением мощности излучения длина отдельных филаментов в области множественной филаментации уменьшается, а их диаметр имеет квазипостоянное значение при всех величинах мощности, реализованных в экспериментах. Область филаментации, при достижении определенной мощности лазерного импульса, имеющего гауссово распределение плотности энергии, приобретает форму полого конуса, направленного вершиной к источнику излучения.

Рассмотрены свойства мерцаний звезд в спутниковом затменном эксперименте при синхронном зондировании атмосферы на разных длинах волн. Рассчитаны автоспектры и спектры когерентности мерцаний для модели трехмерного (3D) спектра атмосферных неоднородностей с изменяющейся по масштабам анизотропией. В расчетах использована зависимость коэффициента анизотропии от масштаба неоднородностей, полученная из измерений хроматических мерцаний звезд быстрыми фотометрами GOMOS (Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars) при тангенциальных оккультациях. Расчеты проведены в приближениях эквивалентного фазового экрана и слабых мерцаний. Режим слабых мерцаний для низкоорбитальных спутников соответствует высотам перигея луча выше 25-30 км. Проведено сравнение спектров мерцаний для моделей 3D-спектра атмосферных неоднородностей с переменной и постоянной анизотропией, отмечены их общие характеристики и особенности.

Высотные профили температуры средней атмосферы (30-60 км) определяются модифицированным рэлеевским методом по данным лидарного зондирования на длинах волн 355 и 532 нм. Температурные возмущения выделяются на фоне средних профилей с помощью сглаживающего сплайна. Непосредственно по флуктуациям температуры рассчитываются высотные профили плотности потенциальной энергии гравитационных волн. С использованием непрерывного вейвлет-анализа определяются спектральные характеристики волновых возмущений, включая локальные спектры мощности температурных флуктуаций и потенциальной энергии волн, а также вертикальную фазовую скорость и период для выделенных длин волн. Разработанные программные средства позволяют определять характеристики локализованных во времени и выделенных по длинам волн волновых возмущений (волновых пакетов). Приводятся результаты лидарных измерений, проведенных в г. Обнинске.

Предложен оригинальный метод калибровки спектров коэффициента яркости водной поверхности, измеренных с борта движущегося судна с помощью трехканального оптического спектрофотометра. В методе использованы особенности поглощения света чистой водой. В результате его применения по спектрам коэффициента яркости могут быть восстановлены спектры поглощения морской воды. Представлены результаты обработки измерений в прибрежной акватории российского побережья Черного моря в районе влияния стока рек. Показана эффективность калибровки измеренных спектров, полученных в условиях переменной облачности и ветра. По полученным спектрам поглощения оценены концентрации основных примесей в морской воде исследуемой акватории и проведено сравнение этих оценок с результатами прямого анализа взятых проб воды. Показано, что предложенный метод оценки состава морской воды, включающий в себя дистанционные измерения коэффициента яркости моря с борта судна, калибровку этих спектров с получением спектров поглощения света морской водой и определение по ним концентрации основных примесей, может применяться при исследовании зон шельфа и внутренних морей, так как он не использует предположения о наличии какой-либо корреляции между концентрациями фитопланктона, растворенной органики («желтого вещества») и взвеси.

Анализируются результаты совместного эксперимента по измерению и восстановлению профилей температуры в пограничном слое атмосферы в трех точках Московского мегаполиса. Эти измерения дали возможность оценить пространственную изменчивость характеристик термической стратификации в пределах мегаполиса. Показано, что локальные особенности точек наблюдения оказывают влияние на ошибки восстановления температуры на всех высотах. Снизить эту зависимость позволяют измерения градиентов температуры. Сопоставление градиентов температуры показало постепенное уменьшение влияния локальных особенностей точек измерений в диапазоне от 100 до 300 м. На основе анализа статистической изменчивости вертикальных градиентов предложена согласованная система «опорных уровней» температурных профилемеров данного типа.

Приводятся результаты анализа влияния нижней слоистообразной облачности (Sc, St, Ns) на долговременные изменения приземной температуры, проведенного для Сибирского региона с использованием результатов районирования его территории по режиму облачности. Показано, что во все сезоны в течение последнего 45-летнего периода (1969-2013 гг.) имеет место слабовыраженное увеличение количества нижней слоистообразной облачности, которое сопровождается достаточно заметным ростом приземной температуры, особенно в полярных районах.

Представлены результаты применения метеорологического температурного профилемера MTP-5PЕ для определения пространственных зон возможного обледенения воздушного судна в аэропорту г. Томска на 17.03.2013 г. При определении пространственных зон использовались RAP-алгоритм, формула Годске, а также данные АМИС-РФ для восстановления профиля влажности. Показано, что RAP-алгоритм и формула Годске дают схожие результаты по расположению пространственных зон возможного обледенения воздушного судна. Однако результат, полученный по RAP-алгоритму, более близок к фактическим данным об обледенении, которые поступали с бортов воздушных судов.

Приведены результаты исследований CuBr-лазера с малым объемом активной зоны, работающего в режиме сдвоенных импульсов накачки с частотой повторения импульсов генерации 50 Гц. Рассмотрены возможности повышения эффективности лазера за счет оптимизации параметров импульса возбуждения и его согласования с импедансом плазмы активной среды, образуемой диссоциирующим импульсом накачки. Показано, что для повышения кпд лазера необходим выбор режима оптимального ввода энергии в плазму активной среды. Он достигался согласованием импедансов источников накачки с плазмой, которое осуществлялось за счет выбора оптимального напряжения импульса возбуждения и его временной задержки относительно диссоциирующего импульса накачки. Получен максимальный кпд лазера 1,5% по импульсу возбуждения для временной задержки 150 мкс и удельной энергии диссоциирующего импульса 26, а возбуждающего 0,2 мДж/cм ³.

Исследовано влияние инфракрасной импульсной подсветки на время реакции на зрительный стимул при распознавании геометрических фигур на экране монитора.

XVIII Международный симпозиум по молекулярной спектроскопии высокого разрешения HighRus-2015