Главная – Журналы – Оптика атмосферы и океана 2021 номер 9

Рассмотрены теоретические аспекты нелинейного распространения в воздухе в режиме филаментации мощного ультракороткого лазерного излучения с поперечным распределением интенсивности коронарного типа, образованным некогерентным сложением нескольких расположенных по кольцу излучающих субапертур. С помощью численного решения усредненного по времени нелинейного уравнения Шредингера исследованы трансформации вдоль оптической трассы профиля интенсивности синтезированных пучков при изменении количества и мощности составляющих их парциальных излучателей. Установлено, что синтезированные пучки кольцевого профиля обладают рядом преимуществ с точки зрения контроля участка филаментации излучения. В частности, путем изменения числа и размера субапертур можно существенно задержать начало филаментации всего пучка и увеличить дистанцию ее существования по сравнению с пучками традиционного унимодального профиля (гауссовский, платообразный).

Рассчитаны коэффициенты уширения линий CH₃I давлением кислорода и воздуха при комнатной температуре для полосы n₆ (подветви ^RP, ^PP, ^RQ, ^PQ, ^RR и ^PR) в диапазоне вращательных квантовых чисел 0 ≤ J ≤ 70, 0 ≤ K ≤ 20. Вычисления выполнены двумя методами: полуклассическим методом с точными траекториями, адаптированным для случая активной молекулы типа симметричного волчка, сталкивающейся с двухатомным гомоядерным партнером, и полуэмпирическим методом, основанным на ударной полуклассической теории уширения и использующим корректирующий коэффициент для функций эффективности взаимодействий. При сравнении рассчитанных значений с экспериментальными данными, недавно опубликованными в литературе, для полуэмпирического подхода получено хорошее согласие, позволяющее предложить рассчитанные с его помощью полуширины для использования в атмосферных приложениях.

На основе результатов экспериментальных наземных наблюдений интенсивности и спектра солнечного УФБ-излучения в г. Томске (56°29' с.ш., 84°56,89' в.д.) с 26.03.2020 по 26.03.2021 г. и анализа работ по строению и химическому молекулярному составу коронавируса SARS-CoV-2 впервые определены первичные фотоакцепторы и спектры фотобиологической инактивации молекулярных структур коронавируса радиацией УФБ-диапазона.

Проанализированы события переноса пылевого аэрозоля в акваторию и прибрежные районы Каспийского моря за период 2008-2010 гг. Показано, что такой тип аэрозоля является дополнительным источником биогенных элементов для поверхностного слоя моря. Выполнен сравнительный анализ оптических характеристик северной, средней и южной частей Каспийского моря, которые в значительной мере различаются по гидрометеорологическим условиям и, следовательно, по вкладу различных факторов, определяющих возможность аномального цветения цианобактерий. Приведены результаты исследований аномального цветения таких водорослей для региона Каспийского моря. Показано, что максимальное воздействие пылевого аэрозоля на цветение цианобактерий наблюдается в южной части исследуемого региона.

Дистанционные пассивные оптические измерения состояния вод исследуемых акваторий с борта судна, воздушного носителя или спутника являются наиболее информативными из-за охвата большой территории и высокой частоты проведения измерений. В то же время для корректной оценки полученных данных необходимо проводить измерения состояния вод in situ путем анализа проб воды, взятых в ограниченном количестве точек. На примере исследований, проведенных в прибрежных районах Среднего Каспия, выявлены условия пригодности таких точечных измерений для калибровки результатов дистанционных гидрооптических измерений комплексом ЭММА с борта движущегося судна. Объяснение выявленных ограничений дано по результатам анализа структуры прибрежных вод, полученной при вертикальном зондировании вод на станциях, и работы проточной системы измерения температуры и солености поверхностных вод. Предложен алгоритм выбора проб воды, пригодных для калибровки дистанционных измерений, путем соотнесения их с величиной глубины видимости диска Секки, и продемонстрирована эффективность этого метода. Показано, какие гидрофизические условия должны быть приняты во внимание при предварительном выборе мест отбора проб воды для калибровки дистанционных измерений.

Приведены результаты анализа трендов среднемесячной температуры пограничного слоя атмосферы (ПСА) для января и июля, выполненного по данным радиозондовых наблюдений десяти аэрологических станций Сибирского региона с 1981 по 2020 г. Установлено, что положительные тренды температуры наблюдаются в январе и июле в ПСА на всех рассматриваемых станциях, за исключением умеренной зоны (50-60° с.ш.) Западной Сибири, где в январе отмечаются отрицательные тренды. Проведено также сравнение величин трендов аномалий температуры, полученных за периоды 1981-2010 гг. и 1981-2020 гг., из результатов которого следует, что на территории Западной Сибири за последние 40 лет потепление усиливается в полярных широтах как в январе, так и в июле, а наблюдаемое в субполярной и умеренной зонах в январе похолодание ослабевает. В Восточной Сибири, наоборот, в полярных широтах в январе потепление замедлилось во всем пограничном слое по сравнению с периодом 1981-2010 гг., в субполярных широтах усилилось похолодание, а в умеренных - усилилось потепление пограничного слоя атмосферы, особенно у земной поверхности. В июле на всей территории Восточной Сибири на всех высотах ПСА наблюдается спад потепления, за исключением области у поверхности земли в полярных широтах, где потепление возросло.

Проведен анализ модели атмосферы в виде одного и двух однородных слоев до высоты 5 км. Параметры слоев определены для стандартной атмосферы при условии, что вклад в уходящее излучение атмосферы в исследуемых спектральных участках линий поглощения метана 1235,95-1236 и 1277,5-1277,55 см^-1 равен вкладам в уходящее излучение Земли всеми неоднородными слоями, их составляющими. Рассмотрена возможность корректировки температуры воздуха и подстилающей поверхности Земли при определении содержания метана в атмосфере.

Разработан метод, позволяющий выделить информационный сигнал в пучке, результатом искажений которого является появление в нем дополнительных оптических вихрей. При этом информация также передается с использованием вихря. Исследование было выполнено на основе методов численного эксперимента, в соответствующей модели все дислокации вносились в волновой фронт в плоскости апертуры источника, затем излучение распространялось в условиях свободной дифракции. Оптическая схема эксперимента приближенно соответствовала линии оптической связи, в которой излучение испытывает значительные искажения в тонком слое среды, расположенном вблизи выходной апертуры лазерного генератора. В статье рассмотрено два метода выделения информационного сигнала на фоне шумов и продемонстрирована возможность использования одного из них в реальных линиях связи.

Настоящий обзор посвящен перемежаемости атмосферной турбулентности разных типов (колмогоровской и когерентной) в горном пограничном слое. Сделан краткий обзор мировой научной литературы по видам перемежаемости турбулентности для лучшего понимания места, которое занимает среди них перемежаемость разных типов. В связи с имеющимися в литературе различными толкованиями понятия когерентной турбулентности дополнены сделанные ранее авторами обзоры мировой научной литературы по когерентной турбулентности и когерентным структурам, в которых описаны механизмы появления (формирования) когерентной турбулентности и ее ключевые свойства, а также указаны связи и различия между когерентной и колмогоровской турбулентностью. К итогу обзоров можно отнести обсуждение современного научного представления о структуре турбулентности. Так, авторами настоящей статьи ранее (2008-2019) независимо было показано, что атмосферную турбулентность можно рассматривать как некогерентную смесь различных когерентных структур. Вместе с тем существует гипотеза Э. Хопфа (1948) о конечномерности аттракторов в фазовом пространстве решений уравнений Навье-Стокса. Физической расшифровкой этой гипотезы, как указывали А.С. Монин и А.М. Яглом (1991, 1992), является представление о структуре турбулентности как о пространственно-временном хаосе конечного числа взаимодействующих когерентных структур. Из сравнения указанных представлений видно, что результаты авторов фактически являются доказательством гипотезы Э. Хопфа в ее интерпретации, сформулированной А.С. Мониным и А.М. Ягломом. При этом «хаос» турбулентности является в значительной степени детерминированным. Обзорные результаты исследования перемежаемости турбулентности разных типов - итог многолетних экспериментальных исследований турбулентности акустическими и оптическими методами, выполненных авторами в высокогорных астрономических обсерваториях. Приведены зарегистрированные в оптико-метеорологических измерениях времена жизни турбулентности разного типа: колмогоровской и когерентной. Показано, что эффект перемежаемости типов турбулентности характеризует локальную структуру турбулентности над регионом размещения обсерваторий и позволяет выработать практические рекомендации относительно наиболее благоприятного режима проведения наблюдений в астрономических обсерваториях.