Главная – Журналы – Оптика атмосферы и океана 2019 номер 7

Впервые получена аналитическая 15-мерная форма и найдена поверхность потенциальной энергии молекулы SF₆ в основном электронном состоянии. Построена оптимальная сетка геометрий, позволяющая с учетом полной симметрии молекулы однозначно задать поверхность потенциальной энергии 6-го порядка. Методом МР2 с базисным набором cc-pVTZ ab initio вычислена поверхность потенциальной энергии 4-го порядка.

На Фурье-спектрометре Bruker IFS 125HR в диапазоне 2250-2400 см^-1 впервые зарегистрирован спектр поглощения углекислого газа, находящегося в нанопорах аэрогеля. Исследована зависимость полуширин CO₂ от вращательных квантовых чисел и проведено сравнение с данными, представленными в литературе.

Предложен метод оценки спектрального разрешения видеоспектрометров на отдельных участках шкалы чувствительности путем сравнения результатов экспериментальной съемки с модельными (рассчитанными для тех же условий наблюдения) кривыми фраунгоферовых линий из набора заранее заданных значений. Максимальные ошибки оценок предложенным методом на рассмотренных участках тестирования 700 и 587 нм не превышают 0,5 нм как для серийно выпускаемых спектрорадиометрических приборов, так и для оригинальных видеоспектральных приборов.

Предлагается метод совместного определения микрофизических аэрозольных характеристик - комплексного показателя преломления m = m _real + i × m _image и функции распределения сферических частиц по размерам U ( r ) - по данным ночного лидарного зондирования на длинах волн 355-1064 нм. При их совместном оценивании целесообразно проводить прямую минимизацию функционала невязки F( m ) в области физически обоснованных значений m . Основные проблемы, обусловленные близостью локальных минимумов F( m ) для m ^true_image Î [0,01; 0,04], приводят к значимым ошибкам определяемых m ^est_real и m ^est_image. Совместное использование функционалов, различных по набору оптических коэффициентов, сужает область возможных значений m и обеспечивает более точную оценку его обеих составляющих. Особенности восстановления функции распределения связаны с информационной недостаточностью лидарных измерений для грубодисперсной фракции. Метод статистической регуляризации позволяет корректно определять U ( r ) для крупных частиц со средним радиусом до 3 мкм и с допустимой погрешностью больше 3 мкм. Алгоритмы протестированы на восьми величинах поглощения, когда одной величине, соответствующей одному значению m ^true_image, приписываются 50 эмпирических моделей функции распределения.

В работе на основе комплексного мониторинга характеристик аэрозоля в пригородном районе г. Томска (2000-2017 гг.) предложена версия классификации состояний приземного слоя атмосферы по типам «аэрозольной погоды». В основу используемого нами метода измерений заложен принцип раздельного изучения процессов изменчивости «сухой основы» частиц и их конденсационной активности. Выделение соответствующих типов «аэрозольной погоды» осуществлено в координатах (δ_d; Р ), где δ_d - коэффициент рассеяния сухой основы аэрозоля (l = 0,51 мкм); Р - отношение массовой концентрации поглощающего вещества к массовой концентрации субмикронных частиц, отражающее степень «почернения» частиц. Массив данных по величине коэффициента рассеяния δ_d = 100 Mм^-1 разделен на два класса: «атмосферные дымки» (δ_d < 100 Mм^-1) и «мгла» (δ_d > 100 Mм^-1). Далее разделение массива наблюдательных данных осуществлено по уровню значения Р = 0,05. В каждом календарном сезоне в соответствии с заданными параметрами выделены четыре типа «аэрозольной погоды», которые условно обозначены как «фон» - Р < 0,05, δ_d < 100 Mм^-1; «дымка-S» - Р > 0,05, δ_d < 100 Mм^-1; «смог» - Р > 0,05, δ_d > 100 Mм^-1; «дымная мгла» - Р < 0,05, δ_d > 100 Mм^-1. Показано, что во все сезоны года по соотношению содержания субмикронных и грубодисперсных частиц основные типы «аэрозольной погоды» достоверно различны.

Представлены результаты анализа сезонной и межгодовой изменчивости аэрозольной оптической толщи (АОТ) атмосферы по данным многолетних (1995-2018 гг.) наблюдений в районе г. Томска с использованием солнечных фотометров CE-318 (AERONET) и SP (ИОА СО РАН). Годовой ход АОТ характеризуется минимумом в ноябре и максимумами в начале мая и в июле. В период 2009-2018 гг. годовой ход трансформируется, и преобладающим становится июльский максимум. В межгодовой изменчивости отмечен значимый отрицательный тренд грубодисперсной компоненты общей АОТ. Среднегодовое значение АОТ (0,5 мкм) в период 2002-2018 гг. составило 0,155 (без учета дымов - 0,126), а показатель Ангстрема - 1,32.

Представлены долговременные (1994-2017 гг.) наблюдения общего содержания озона (ОСО) над Томском с помощью озонометра М-124. На их основе сформирован годовой ход с соответствующими стандартными отклонениями. После удаления из долговременного (8766 точек) ряда годовых колебаний была осуществлена проверка вариаций ОСО на нормальность распределения. Далее на основе полученных данных (также после удаления из него периодичности) была рассчитана автокорреляционная функция. В Фурье-спектре исследуемого ряда доминирующей является гармоника, соответствующая годовым вариациям ОСО. Также проявились и полугодовые колебания, амплитуда которых на порядок меньше. Однако довольно часто упоминаемые в литературе квазидвухлетние колебания в Фурье-спектре отсутствовали. Их удалось выявить более простыми методами статистического анализа.

Усовершенствован разработанный ранее алгоритм оценивания циркуляции самолетных вихрей из измерений импульсным когерентным доплеровским лидаром Stream Line путем использования в алгоритме модели пары самолетных вихрей, учитывающей влияние на пространственную динамику и эволюцию вихрей подстилающей поверхности Земли. В численном эксперименте показано, что усовершенствованный алгоритм позволяет получать результат с высокой точностью, а используемый ранее подход дает завышение лидарной оценки циркуляции вихря примерно на 10%.

Представлено описание новой модификации анализатора паров ртути в атмосферном воздухе, в котором в качестве источника излучения использована капиллярная лампа низкого давления с естественным изотопным составом ртути при поперечном эффекте Зеемана. Приведены некоторые результаты лабораторных испытаний анализатора в различных газовых средах. Достигнута полная компенсация сигналов неселективного поглощения. Чувствительность анализатора составляет ± 30 нг/м³.

Разработана новая конструкция активного элемента на парах металла. Ее отличительная особенность - разделение функций создания паров и возбуждения атомов металла между различными источниками. Пары металла образуются за счет индукционного нагрева дозатора, расположенного вне активной зоны. Возбуждение осуществляется за счет коммутации высоковольтного импульса накачки. Работоспособность конструкции была проверена при возбуждении атомов меди. В условиях независимого нагрева дозатора получена устойчивая генерация на линиях 510,6 и 578,2 нм при частоте следования импульсов возбуждения 15 кГц.

Показано, что при пониженном давлении воздуха канал апокампического разряда при низких частотах следования высоковольтных импульсов напряжения положительной полярности (7-16 Гц) и при амплитудах напряжения 26-35 кВ является источником стримеров. Максимальная стартовая скорость лабораторных стримеров составляла 560 км/с. На основе полученных данных предложена гипотеза о механизме появления голубых струй в природе. Для их старта не нужны высокие частоты следования импульсов напряжения, достаточно пробоев в герцовом диапазоне, но необходим изгиб канала разряда и повышенная напряженность поля в месте изгиба.

Рассмотрены методы фазирования каналов излучения для реализации когерентного сложения линейно поляризованных полей узкополосных волоконных лазеров. Показана высокая эффективность работы внутреннего контура обратной связи, основанного на интерференции периферийных участков излучения фазируемых каналов (гауссовых пучков). Этот метод прост в реализации, позволяет масштабировать мощность оптических фазированных решеток и не требует массивных оптических элементов. Приведены формулы для расчета оптической схемы для реализации контура обратной связи и результаты эксперимента по когерентному сложению трех пучков.