Главная – Журналы – Оптика атмосферы и океана 2019 номер 3

Исследуются восстановленные спектры континуального поглощения (континуума) в чистом водяном паре в полосах ближнего ИК-диапазона 0,94 и 1,13 мкм (10600 и 8800 см^-1). Континуум определялся как разность между спектрами поглощения водяного пара, измеренными с помощью Фурье-спектрометра, и модельными спектрами поглощения мономеров воды, рассчитанными на основе базы данных HITRAN2016. Сделана верхняя оценка погрешности восстановления коэффициентов континуума, которая обусловлена неточностью значений параметров спектральных линий в HITRAN2016. Показано, что эта погрешность превосходит другие виды погрешностей в исследованных полосах поглощения.

Представлен программный пакет WxSpe, осуществляющий в автоматическом режиме поиск спектральных линий и восстановление их параметров (центров, интенсивностей, коэффициентов уширения и сдвига давлением отдельных линий или групп перекрывающихся линий). В пакете также реализован мультиспектральный подход, в котором параметры линий определяются из нескольких спектров. Разработанный программный пакет использует методы и алгоритмы теории распознавания образов и является обучаемым. Проведен численный анализ типичной ситуации, когда ширина аппаратной функции спектрометра оказывается сравнимой или даже больше, чем ширина линии. В качестве практически важного примера проведены измерения и анализ спектров поглощения чистого водяного пара в смеси с азотом в спектральной области около 0,59 мкм, представлено сравнение с результатами предыдущих измерений и расчетов.

Описан алгоритм интерпретации матриц обратного рассеяния света (МОРС), экспериментально полученных на уникальном высотном поляризационном лидаре Национального исследовательского Томского государственного университета при зондировании перистых облаков. На основе базы данных МОРС, теоретически рассчитанных в рамках приближения физической оптики, сделана оценка микрофизических характеристик перистых облаков, таких как размер, ориентация и форма частиц, а также процентное соотношение частиц разной формы.

Описаны методика и результаты исследования оптических и микрофизических характеристик конденсационных следов самолетов с помощью уникального высотного поляризационного лидара Национального исследовательского Томского государственного университета. Параметры микроструктуры ансамблей кристаллических частиц оценивались путем сравнения элементов матриц обратного рассеяния света, рассчитанных теоретически и полученных экспериментально. Показано, что образующийся в атмосфере конденсационный след за самолетом через 30-40 мин после выброса из двигателей продуктов сгорания топлива состоит из мелких хаотически ориентированных частиц льда, преимущественно столбчатой формы.

Приводятся результаты исследования влияния атмосферного аэрозоля на регистрируемое излучение верхней атмосферы Земли. Использовались данные наблюдений автоматизированного солнечного фотометра CE-318, входящего в состав мировой наземной сети станций AERONET, и данные наблюдений интенсивностей эмиссионных линий атомарного кислорода [OI] 557,7 и 630,0 нм в Геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН (52° с.ш., 103° в.д.). Выявлен нелинейный характер корреляционной зависимости интенсивности эмиссий верхней атмосферы 557,7 и 630,0 нм от аэрозольной оптической толщи (АОТ) атмосферы: рост коэффициентов корреляции при малых значениях АОТ (до 0,5) и спад при больших замутнениях. Выделен интервал наблюдений с высокой положительной корреляцией между интенсивностями эмиссий 557,7; 630,0 нм и АОТ, предположительно связанный с обширными очагами лесных пожаров.

Рассматривается метод оценки показателя поглощения консервативным желтым веществом (ЖВ) по корреляционным связям между гидрооптическими характеристиками. Выполнены оценки поглощения консервативным ЖВ в разных водоемах; определен коэффициент спектральной изменчивости его показателя поглощения. Рассчитано отношение показателя поглощения консервативного ЖВ к общему ЖВ в водах с разной концентрацией хлорофилла.

Представлены результаты вычисления внешних масштабов температурной турбулентности и компонентов вектора ветра в приземном слое атмосферы над урбанизированной территорией и естественным ландшафтом. Рассмотрены среднемесячные значения масштабов, а также их средний суточный ход в различные месяцы. Кратко изложена методика расчета внешних масштабов турбулентности, основанная на результатах параметризации структурных функций исследуемых величин.

Статья представляет собой обзор собственных исследований авторского коллектива. Приведены результаты исследований основных характеристик астроклимата (структуры турбулентных полей и условий их формирования) в ряде российских астрономических обсерваторий юга Сибири и Северного Кавказа (Саянская солнечная, Байкальская астрофизическая, Специальная астрофизическая обсерватории, Центр лазерного зондирования Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, Обсерватория Колыванского хребта). Экспериментальные результаты получены из долговременных рядов наблюдений астроклимата (экспедиции 2006-2017 гг.) с помощью малогабаритной ультразвуковой метеостанции; теоретические - численным решением различных краевых задач для уравнений Навье-Стокса. Установлено присутствие над территориями обсерваторий областей когерентной (неколмогоровской) турбулентности, причиной формирования которых являются рельеф местности и неравномерность нагрева подстилающей поверхности. В подкупольных помещениях зарегистрированы присутствие крупных вихревых когерентных структур и наличие когерентной турбулентности. Численное моделирование позволяет выполнить анализ влияния конструктивных особенностей и температурных режимов элементов телескопа, а также тестирование оптических характеристик телескопа, включая минимизацию влияния внешней и подкупольной турбулентности. Сделан краткий обзор истории возникновения и эволюции понятий «когерентная структура» и «когерентная турбулентность» по данным мировой научной литературы.

Исследовано влияние режима работы усилителя яркости на формируемые изображения в бистатическом лазерном мониторе - активной оптической системе с двумя лазерными активными элементами. Проведена оценка возможности визуализации удаленно расположенных объектов (свыше 5 м) с помощью данной схемы лазерного монитора. Показано, что изменение концентрации активного вещества (бромида меди) усилителя существенно влияет на коэффициент усиления входного сигнала. Увеличение температуры контейнеров с активным веществом в диапазоне от 480 до 550 °С приводит к росту коэффициента усиления во всем диапазоне уровня входного сигнала. Дальнейший рост температуры до 570 °С способствует увеличению коэффициента усиления лишь при относительно малом уровне входного сигнала (менее 100 мВт). Полученные усилительные характеристики активной оптической системы описаны и сопоставлены с параметрами формируемых изображений (искажения, яркость).