Главная – Журналы – Оптика атмосферы и океана 2021 номер 12

Два спектра озона, обогащенного кислородом ¹⁸О, были зарегистрированы на Фурье-спектрометре Реймского университета в диапазоне 3400-5600 см^-1. Определены экспериментальные центры двенадцати колебательно-вращательных полос ¹⁶O¹⁶O¹⁸O из анализа идентифицированных линий в спектрах. Проведено их сравнение с теоретическими расчетами на основе функции потенциальной энергии молекулы.

Континуальное поглощение водяным паром при уширении азотом рассматривается на основе определения CKD и на основе контура, параметры которого найдены подгонкой к данным CRDS-измерений в окне 4000-5100 см^-1. Анализируются различия этих двух определений применительно к ИК-диапазону. Показано, что континуум, определенный на основе CKD-модели, включает в себя поглощение, обусловленное превышением контура над лоренцевским на расстояниях до 10 см^-1 от центров линий. Рассматривается возможность выделения поглощения дополнительными объектами (например, димерами воды) при расчете континуального поглощения Н₂О-N₂ на основе АТКЛ.

В сентябре 2020 г. на самолете-лаборатории Ту-134 «Оптик» был выполнен комплексный эксперимент по исследованию состава воздуха над всеми морями российского сектора Арктики. Эксперимент включал также отбор проб атмосферного аэрозоля в слое от 200 до 9000 м над уровнем моря и определение в его частицах концентрации предельных углеводородов ( н -алканов). В воздухе российского сектора Арктики были обнаружены соединения предельных углеводородов С₉Н₂₀-С₂₇Н₅₆. Основная же масса этого класса органических соединений заключена в более узком диапазоне С₁₀Н₂₂-С₂₀Н₄₂. Средняя во всем слое тропосферы концентрация н -алканов в аэрозоле над всеми морями была небольшой в пределах 9,3-12,6 нг/м³. Исключение составляет Чукотское море, над которым их концентрация достигала 37,7 нг/м³.

По данным мониторинга в XXI в. на станциях AERONET в регионе Пекина установлено, что при заносах пыльной мглы с аэрозольной оптической толщиной до 4,0-4,5 оптические и микрофизические характеристики пылевого аэрозоля определяются его грубодисперсной фракцией с модальным радиусом частиц ~ 2-4 мкм и массовым содержанием пылевого аэрозоля, достигающим 11-12 г/м². Согласно данным мониторинга на станциях Beijing и Xinglong в апреле 2006 г. и на станции Beijing-CAMS в марте 2021 г., мнимая часть показателя преломления вещества пылевого аэрозоля в условиях оптически плотной пыльной мглы сравнительно мала: ~ 0,0005-0,003 с вероятностью обнаружения 54 и 77% на станциях Beijing и Xinglong соответственно в апреле 2006 г. Анализ пространственного распределения аэрозольной оптической толщины и данных реанализа полей ветра показал, что в апреле 2006 г. наблюдался дальний перенос пылевого аэрозоля из пустыни Такла-Макан на Северо-Китайскую равнину (СКР). Рассчитаны аэрозольные радиационные форсинги на верхней и нижней границах атмосферы в период распространения пыльной мглы на территории КНР. Показано, что при интенсивных заносах пылевого аэрозоля в регион Пекина эффективность аэрозольного радиационного форсинга достигала 85 Вт/м² на верхней границе атмосферы и 135-140 Вт/м² на нижней границе атмосферы. С использованием данных реанализа полей ветра, данных спутникового мониторинга аэрозольной оптической толщины и результатов восстановления оптических и микрофизических характеристик тропосферного аэрозоля получена оценка массового потока пылевого аэрозоля из пустыни Такла-Макан на СКР в апреле 2006 г. (~ 1,5 т/с) и суммарной массы перенесенного на СКР за сутки пылевого аэрозоля (~ 1,5 млн т).

Рассмотрены результаты проводимого с октября 2020 г. по июнь 2021 г. экспериментального исследования конденсационной активности частиц разных размеров с применением фотоэлектрического счетчика частиц АЗ-10, оснащенного системой искусственного увлажнения забираемого из атмосферы аэрозоля. Параллельно с этими наблюдениями проводились измерения гигрограмм объемного коэффициента аэрозольного рассеяния интегральным нефелометром М903. Типичность атмосферных условий и характеристик аэрозоля в период измерений подтверждена результатами сравнения с данными многолетних исследований параметра конденсационной активности для коэффициента рассеяния под углом 45°.

В Большой аэрозольной камере ИОА СО РАН проведены эксперименты по моделированию дымового аэрозоля, образующегося в результате сжигания древесины сосны, при разных соотношениях тлеющего и пламенного режимов горения. Выявлена изменчивость химического состава смешанных дымов на стадии их образования и в течение 2-суточного старения в условиях УФ-облучения и темнового старения. Рассмотрена зависимость массовых концентраций светопоглощающих углеродсодержащих частиц от параметра смешения тлеющего и пламенного режимов горения.

С использованием метода Монте-Карло исследовано многократное рассеяние в перистых облаках, возникающее при лидарном зондировании атмосферы. Расчеты выполнены для модельных индикатрис рассеяния, соответствующих кристаллическим частицам перистых облаков размерами от 20 до 100 мкм. Проведен критический анализ некоторых известных методов учета многократного рассеяния в перистых облаках. Выполнены численные эксперименты по зондированию перистых облаков и стратосферного аэрозоля с поверхности Земли с калибровкой сигналов на высоте 30 км. Показано, что без учета многократного рассеяния в этой схеме измерений возникает значительное искажение высотного профиля коэффициента обратного рассеяния в перистых облаках и над ними, и в то же время погрешности определения оптической толщины облаков остаются незначительными. Предложена и апробирована в численных экспериментах итерационная схема учета многократного рассеяния. Проведено сопоставление результатов моделирования с экспериментальными данными.

Приведены результаты атмосферных экспериментов по компенсации искусственно введенных начальных аберраций волнового фронта сфокусированного лазерного пучка с использованием метода апертурного зондирования по сигналу обратного атмосферного рассеяния дополнительного источника на другой длине волны. Показано, что адаптивная компенсация позволяет снизить величину искажений волнового фронта, повысить сигнал обратного рассеяния, восстановить фокусировку основного лазерного пучка.

Проведен анализ последовательности появления различных атмосферных разрядов (молний, эльфа и голубой струи), показанных на видеосъемке с Международной космической станции. Для сравнения привлекаются экспериментальные данные по формированию диффузного, коронного и апокампического разрядов с участием цилиндрических и сферических стримеров. Предполагается, что образование эльфа, снятого из космоса, инициируют обширные разряды в облаках с последующим образованием в этой области молнии, замкнутой на Землю. При этом молния достигает верхнего слоя облаков, который имеет положительный заряд. Развитие голубой струи, состоящей из цилиндрических стримеров волны ионизации, инициирует плотная плазма верхней части молнии.

Описана работа помехоустойчивого модема для беспроводной дистанционной связи с глубоководными аппаратами с использованием радиосигналов крайне низких частот с квадратурной внутриимпульсной фазовой модуляцией (КВИФМ). В КВИФМ квадратуры сигналов манипулированы взаимно ортогональными бинарными последовательностями, что позволяет одним радиоимпульсом с высокой помехоустойчивостью передавать различные кодовые комбинации, представляющие собой команды управления и связи. Показано, что метод передачи команд управления с использованием сигналов с КВИФМ дает энергетический выигрыш по сравнению с методом передачи информации сигналами с фазовой манипуляцией порядка 3 дБ. Поэтому предельная глубина передачи команд управления на подводные объекты увеличивается до 2 раз.

Проанализированы динамические (временные) характеристики систем адаптивной оптики (АО), работающих в турбулентной атмосфере. Использован аналитический расчет параметра Штреля на основе результатов теории распространения оптических волн в случайно-неоднородных средах. При анализе применяется модель активного зеркала-корректора. Традиционная система АО с конечным временем срабатывания описана как динамическая система постоянного запаздывания. В такой системе допустимая временная задержка сравнима со временем переноса турбулентных неоднородностей на расстояние, равное радиусу когерентности, ветром со средней скоростью. Получено выражение, связывающее в одной формуле важнейшие параметры системы: точность и частоту работы датчика волнового фронта, размер апертуры оптической системы, а также параметры атмосферы: параметр Фрида и скорость ветра с достижимым уровнем параметра Штреля. Проанализированы различия между двумя типами контуров слежения в системах АО: открытым и замкнутым. Показаны возможности «прогнозирующего» алгоритма для адаптивной коррекции.