Главная – Журналы – Оптика атмосферы и океана 2017 номер 2

Рассматриваются итоги первых полевых экспериментов, выполненных в ИОА СО РАН по проблемам многоадресных бистатических (загоризонтных или non-line-of-sight, сокращенно NLOS) оптико-электронных систем связи в УФ-диапазоне длин волн. Приводятся результаты экспериментальных оценок вероятностей ошибок и их среднеквадратических отклонений.

В модели точных траекторий вычислены 11 резонансных функций, которые могут быть использованы для расчета коэффициентов уширения g спектральных линий молекул, взаимодействующих с атомами инертных газов при очень низких температурах. Функции соответствуют двум часто используемым потенциалам взаимодействия: атом-атомному потенциалу и потенциалу V ( R , ), записанному в виде ряда по полиномам Лежандра. Функции представлены в удобном для использования модельном виде. С потенциалом V ( R , ) проведены расчеты коэффициентов уширения g линий поглощения молекулы СО давлением гелия и аргона для температурного диапазона от 300 до 2 K. Показано, что температурная зависимость коэффициентов g при низких температурах существенно зависит от глубины потенциальной ямы. Для системы СО-Не проведено сравнение с экспериментальными данными.

Предложены методика подготовки нанопористых образцов с адсорбированным газом для спектрометрических опытов, при реализации которой применение буферной камеры большого объема в составе вакуумной установки позволяет определять концентрацию адсорбированных образцом молекул газа, и способ подготовки образца, при реализации которого время очистки образца от адсорбированных молекул уменьшается на порядок, по сравнению со временем очистки образцов комнатной температуры, в результате одновременного с откачкой газа бесконтактного подогрева образца излучением галогенной лампы. Методика и способ апробированы в простых лабораторных исследованиях сорбции водяного пара кремниевым (SiO₂) аэрогелем.

Программное обеспечение FIRE-ARMS дополнено векторной моделью переноса излучения VLIDORT. Новая версия программного обеспечения позволяет моделировать уходящее в космос тепловое ИК-излучение Земли и отраженное от поверхности солнечное излучение в ближнем ИК-диапазоне с учетом многократного рассеяния света для одной и той же атмосферной модели и геометрии зондирования. Выполнено моделирование спектров уходящего излучения в тепловом и ближнем ИК-диапазонах с учетом многократного рассеяния в безоблачной атмосфере. Проведено сравнение модельных спектров со спектрами, измеренными спектрометрами спутника GOSAT в безоблачной атмосфере над территорией Западной Сибири. Анализ рассчитанных весовых функций показывает, что совместное использование теплового и ближнего ИК-диапазонов позволит улучшить высотное разрешение при определении вертикальных профилей концентрации метана в атмосфере.

Рассмотрена модель атмосферы в виде тонких однородных слоев, которая преобразуется в два однородных слоя без изменения мощности уходящего излучения в исследуемом спектральном участке полосы поглощения метана 1220-1260 см^-1. Наблюдаемое искажение спектра уходящего излучения Земли при рассмотрении модели атмосферы в виде эквивалентного однородного слоя не оказывает влияние на корреляционный газоанализ. Приведена система уравнений, связывающих изменения содержания метана в каждом из однородных слоев с изменением мощности уходящего излучения.

Детально исследованы пространственное распределение и амплитудные характеристики поглощенной мощности внутри многослойных частиц-микрокапсул, состоящих из жидкого ядра и одной или нескольких полимерных оболочек, при изменении толщины и показателя преломления внешней оболочки. Определено положение области локализации поля при варьировании данных параметров. Это важно для решения практических задач, связанных с проблемой вскрытия оболочек микрокапсул в нужных пространственных зонах.

С использованием наземных и спутниковых измерений содержания монооксида углерода (СО) проведен анализ причин повышения содержания СО в атмосфере над европейской территорией России (ЕТР) летом 2016 г. Результаты анализа свидетельствуют, что повышение содержания СО в атмосфере ЕТР было связано с дальним переносом продуктов горения от пожаров в Сибири. Аномальному восточному переносу СО в атмосфере способствовало преимущественное расположение над центром Северной Евразии области высокого давления к северу от области низкого давления, характерное для атмосферного блокирования дипольного типа.

Исследована динамика поля давления приземного слоя атмосферы на территории Северного полушария с помощью метода выделения структур. Определено пространственное распределение структур полей среднего месячного значения давления в Северном полушарии, произведено их картирование и оценена динамика за период 1955-2000 гг. В результате исследования были построены карты распределения классов поля давления над Северным полушарием и выявлены типовые поля.

Продолжительная серия регулярных измерений концентрации углекислого газа в поверхностной воде и потоков СО₂ в литоральной зоне Байкала показала, что в течение всего периода открытой воды (май-декабрь) явно проявляется суточный ритм, который связан с процессами фотосинтетической деятельности планктона. Для того чтобы на фоне воздействия множества факторов различной природы на изменение концентрации углекислого газа в поверхностной воде и его потоков в системе «атмосфера-вода» выделить роль только процесса фотопериодичности, в работе рассматривается схема суточного хода СО₂ в период открытой воды в 2007-2015 гг. в литоральной зоне Южного Байкала в координатах продолжительности солнечного сияния, которое рассчитывалось исходя из теоретически возможной продолжительности солнечного сияния (от восхода до захода солнца при условии ясного неба и открытом горизонте). Предложенная схема параметризации, восстановления значения этих характеристик для каждого момента времени, может найти применение при проведении оценочных расчетов в моделях цикла углерода и будет полезна при планировании оптимального режима исследований биологических и химических процессов в оз. Байкал.

Знание погрешностей измерительных методов является одним из важнейших условий оценки качества экспериментальных данных. Мы провели сопоставления различных методов и приборов для измерения общего содержания озона (ОСО) в окрестностях Санкт-Петербурга в период 2009-2015 гг. Сравнивались ансамбли измерений ОСО приборами Добсона и М-124 в пос. Воейково, Фурье-спектрометром (ФС) Bruker 125HR в Петергофе, а также спутниковыми приборами OMI и IASI. Для оценки погрешностей каждого из этих приборов были сформированы три ансамбля измерений ОСО, содержащие разное число сопоставлений и основанные на различных критериях отбора. На первом этапе исследования мы определили средние и стандартные отклонения между ансамблями измерений ОСО. Затем, в предположении горизонтально однородного и стационарного поля озона, оценили случайные и систематические погрешности отдельных методов. Средняя по всем трем ансамблям случайная погрешность измерения ОСО прибором IASI составила (2,9 ± 0,5)%, М-124 - (2,8 ± 0,7)%, OMI - (1,2 ± 0,2)%, ФС Bruker - (1,4 ± 0,1)%. Систематическая погрешность относительно «эталонных» измерений ОСО спектрофотометром Добсона для приборов OMI и IASI равна -1,7 и -2,1% соответственно; для приборов М-124 и ФС Bruker - +0,5 и +2,1% соответственно. Наибольшей стабильностью отличаются измерения ОСО приборами OMI и ФС Bruker; погрешности измерений ОСО приборами IASI и М-124 в значительной степени зависят от состояния атмосферы.

Разработана система мониторинга антропогенного загрязнения труднодоступных заболоченных территорий северных районов нефтедобычи Томской области, сочетающая применение геоинформационных и дистанционных технологий с лабораторными исследованиями. Для оценки масштаба, идентификации загрязнителей и процессов трансформации углеводородов применены методы моделирования, базирующиеся на анализе материалов, полученных в полевых исследованиях и на основе обработки спутниковых данных MODIS и Landsat. Проведена оценка состояния растительного покрова в зависимости от концентрации загрязняющих нефтепродуктов и ферментативной активности почвенной микрофлоры. Рассчитан нормализованный вегетационный индекс (NDVI), отражающий состояние растительности на загрязненной территории. Определен коэффициент загрязнения малых рек, протекающих по территории Советского месторождения. Картографирована территория водосборного бассейна р. Васюган - притока р. Оби - с высоким риском загрязнения, где показано около 400 точек переходов нефтепровода через сеть малых рек - притоков р. Васюган. Полученные результаты подтверждены данными физико-химических и микробиологических анализов проб почвы и воды, отобранных на исследуемой территории. Определена численность и деструктивная активность почвенной микрофлоры в зависимости от концентрации загрязняющих нефтепродуктов.

Представлены первичные результаты исследования взвесей в составе снежного покрова фоновых территорий таежной зоны Европейского северо-востока России с помощью метода динамического рассеяния света. Для данной территории средний размер частиц в снеге составляет (828 ± 311) нм, а средняя объемная доля частиц менее 1000 нм в образцах талой воды - 66,6%. Отмечена пространственная дифференциация в распределении размеров частиц в снеге исследуемых территорий. Сделан вывод о возможном влиянии рельефа на гранулометрический состав частиц. Показана взаимосвязь между содержанием элементов во взвешенных частицах снега и их размерными фракциями.