Главная – Журналы – Оптика атмосферы и океана 2017 номер 12

Представлены результаты численного моделирования самовоздействия в воздухе последовательности ультракоротких лазерных импульсов с несущей длиной волны в ближней и средней ИК-областях спектра. Показано, что с помощью цуга импульсов десятимикронного излучения возможны существенное удлинение плазменного канала, формируемого при филаментации излучения, и повышение его пространственной связности. Филаментация цуга импульсов субмикронного излучения не приводит к видимым изменениям характеристик области филаментации.

Приводятся результаты оценок радиуса когерентности лазерного пучка и его возможного уширения в пограничном слое атмосферы под воздействием случайных неоднородностей показателя преломления на основе экспериментальных данных дистанционного акустического зондирования. Отмечается возможность значительной потери когерентности и заметного уширения лазерного пучка за счет турбулентности в ночных условиях.

При изучении экологического состояния прибрежных районов шельфа и внутренних морей часто необходимо оперативно получать достаточно подробные данные. В работе анализируются результаты измерений коэффициента спектральной яркости моря разработанным нами новым пассивным оптическим комплексом для экологического мониторинга морских акваторий, который работает в полуавтоматическом режиме на борту движущегося судна. Измерения проводились у побережья Бразилии в районе устья р. Рио-Гранде. Полученные спектры обрабатывались специальным методом водной адсорбционной «ступеньки», использующим свойства спектра поглощения света чистой водой, модифицированным специально для эвтрофных вод второго типа. Получены оценки показателей поглощения взвесью и окрашенным органическим веществом. Сравнение оценок, сделанных дистанционно и при обработке отобранных на станциях проб воды, показало высокую степень корреляции. По дистанционным данным были построены распределения взвеси и окрашенного органического вещества в исследуемой акватории и проведено сопоставление их со спутниковыми данными.

Спектры поглощения метана в области 11000-11400 см^-1 зарегистрированы на фурье-спектрометре IFS-125M при давлении от 11 до 100 мбар, комнатной температуре и спектральном разрешении 0,03 см^-1. Для измерений использована многоходовая кювета длиной 60 см, что при 44 проходах обеспечило полную длину поглощающего слоя 2640 см и пороговую чувствительность по поглощению порядка 10^-8 см^-1. Подгонкой параметров фойгтовского контура определены центры линий метана, интенсивности, коэффициенты уширения и сдвига собственным давлением газа.

Исследуются адсорбция и десорбция атмосферных газов (N₂, O₂, Ar, CO₂ и H₂O) кремниевым аэрогелем. Из зарегистрированных в эксперименте зависимостей давления газов P(t) в буферной камере вакуумной установки при адсорбции и десорбции газов образцом SiO₂ аэрогеля объемом V = 42,8 см³ и плотностью ρ = 0,34 г/см³ определены статические параметры адсорбции и кинетические параметры адсорбции и десорбции. Для отношения γ плотности молекул адсорбата в аэрогеле к плотности молекул адсорбтива при равновесном давлении P_р ≈ 1 бар и комнатной температуре T = 293 K получены следующие значения: γ(N₂) = (9 +- 3)% (9 молекул N₂, адсорбированных поверхностью пор, на 100 молекул N₂ в равновесном газе), γ(O₂) = (7 +- 3)% и γ(CO₂) = (222 +- 8)%. Для водяного пара γ(H₂O) = (5,9 +- 0,3) x 10⁴% при давлении P_р = 5,7 мбар. Установлено, что атомы Ar аэрогелем не адсорбируются. Предлагается использовать Ar в качестве «нулевого» газа в спектроскопии адсорбируемых SiO₂ аэрогелем молекул для определения количества адсорбата. Зависимости P(t) аппроксимированы функциями в виде суммы двух экспонент с кинетическими параметрами τ₁ и τ₂. Определены численные значения параметров τ₁ и τ₂ при адсорбции и десорбции каждого из исследуемых газов.

Рассмотрены характерные для г. Москвы особенности временнóй изменчивости массовой концентрации аэрозолей PM_2,5 в приземном слое воздуха в зависимости от ряда параметров состояния атмосферы: концентрации некоторых малых газовых составляющих атмосферы, аэрозольной оптической толщины, приземной температуры, влажности воздуха и скорости ветра. Представлены результаты анализа рядов данных концентрации аэрозольных частиц PM_2,5 и газовых примесей SO₂, NH₃, NO_x, CO и O₃, сформированных на основе непрерывных наблюдений в период с 2011 по 2013 г. Исследованы суточные и сезонные вариации концентраций аэрозолей PM_2,5 и газовых примесей, выявлены корреляционные связи между ними, проанализирована изменчивость концентрации частиц PM_2,5 в зависимости от концентрации некоторых газов, участвующих в образовании атмосферных аэрозолей, а также от метеорологических параметров. Данные по приземным концентрациям аэрозолей PM_2,5 сопоставлены с результатами измерений аэрозольной оптической толщины.

Приводятся данные о вертикальном распределении газового и аэрозольного состава воздуха, измеренные на самолете-лаборатории Ту-134 «Оптик» в октябре 2014 г. над Карским морем и прибрежными районами Российской Арктики. Выявлены особенности распределения по вертикали СО₂ и аэрозоля над Карским морем по сравнению с континентальными условиями. Для СН₄, СО и О₃ значительных отклонений от континентальных распределений не обнаружено.

На основе анализа данных Aura MLS показано, что температура в стратосфере Арктики была намного ниже нормы в течение всего периода январь-март 2011 г. в интервале высот 20-35 км. Это привело к значительному распространению полярных стратосферных облаков (ПСО), которые формировались наиболее интенсивно на высотах и в периоды минимальных температур (максимального падения температуры ниже порога образования ПСО). Основные потери озона наблюдались в марте. Этому способствовало фотохимическое высвобождение хлора, избежавшего деактивации ввиду дефицита азота, вызванного денитрификацией в ходе частых явлений дегидратации, о чем могут свидетельствовать колебания высоты максимального отклонения влажности от многолетней нормы. Повышенная влажность в стратосфере увеличила пороговую температуру образования ПСО, просуществовавших до конца марта; в результате был повышен порог активации хлора и, таким образом, отсрочена его деактивация. Это еще более увеличило уровень суммарных потерь озона в марте 2011 г.

Исследуются ряды температуры с 818 метеостанций Северного полушария и ряд чисел Вольфа за период 1955-2010 гг. Влияние солнечной активности на приземную температуру оценивается косинусом угла между двумя векторами, определяемыми сопоставляемыми рядами. Оценка названа солнечным эффектом. Используется циклическое время, что обеспечивает широкую общую частотную полосу исследуемых рядов. Солнечный эффект имеет монотонно аппроксимируемую зависимость от среднемесячной температуры, отражает географию климата, в том числе влияние глобальных теплых океанских течений. Предлагаемый подход целесообразно применять для анализа данных наблюдений, аналитических преобразований и моделирования климата.

Стационарный лидар «ЛОЗА-С» предназначен для исследования аэрозольных полей пограничного слоя тропосферы в высотном диапазоне 0,05-15 км, а также кристаллических облаков с использованием поляризационного блока с линейной и круговой поляризацией излучения. В лидаре полностью реализована схема одновременного наблюдения сигналов упругого и комбинационного рассеяния при облучении среды на лазерных длинах волн 1064, 532 и 355 нм. Лидар построен на основе лазера LOTIS-2135 на Nd:YAG и приемного зеркального телескопа системы Кассегрена диаметром 300 мм. Кроме эхо-сигналов упругого рассеяния, регистрируемых в аналоговом режиме, в режиме счета фотонов регистрируются сигналы комбинационного рассеяния на молекулярном азоте (387 и 607 нм) и на водяном паре (407 нм). Для охвата указанного высотного диапазона используются два приемных телескопа - ближней и дальней зоны, при этом регистрация сигналов осуществляется одними и теми же фотоприемниками.

Представлен метод повышения эффективности возбуждения CuBr-лазера путем модификации разрядного контура. Для этого в разрядном контуре использовался импульсный кабельный автотрансформатор, эффективность применения которого была продемонстрирована для Cu-лазеров. Оценена эффективность возбуждения CuBr-лазера с помощью четырех разрядных контуров при неизменной мощности, потребляемой источником питания от сети, и одинаковых режимах работы активного элемента лазера. С использованием автотрансформатора и обострительного конденсатора мощность генерации была увеличена с 14 до 21 Вт. Повышение эффективности возбуждения обусловлено наличием задержки между началом развития тока через газоразрядную трубку и импульсом напряжения, а также изменением энерговклада в среду. Предложенный метод может быть использован в практических задачах для увеличения эффективности накачки лазеров на парах галогенидов металлов.