Главная – Журналы – Оптика атмосферы и океана 2023 номер 4

Зарегистрирован и проанализирован спектр молекулы ¹⁵N¹⁶O в области 5200-5500 см^-1. В результате анализа обнаружено 150 колебательно-вращательных линий, представляющих Λ-дублеты в полосе 3-0 основных переходов между электронными состояниями ²Π_1/2 и ²Π_3/2. Для 108 из них, когда величина расщепления была больше 4,5 × 10^-3 см^-1, удалось получить положения и относительные интенсивности каждой компоненты дублета, при этом параметр самоуширения фиксировался значением из HITRAN2020, а интенсивности e - и f -компонент считались равными. Максимальное значение вращательного квантового числа J составило 30,5. Частоты зарегистрированных переходов, взвешенные в соответствии с экспериментальными погрешностями, были обработаны программным кодом, использующим нелинейный метод наименьших квадратов. В результате обработки найдены спектроскопические постоянные для колебательного состояния v = 3 изотополога ¹⁵N¹⁶O. Постоянные Λ-удвоения для данного состояния определены впервые. Проведено сравнение полученных результатов с известной базой спектроскопической информации HITRAN2020.

В настоящее время стандартным методом для определения размеров пор нанопористых материалов является метод газоадсорбционной порометрии. Однако для него необходим жидкий азот, а измерения занимают много времени. Нами был предложен спектроскопический метод определения диаметра пор нанопористых кремниевых материалов по спектрам поглощения адсорбированной в веществе воды. В настоящей работе этот метод применен для измерения размера пор цеолитов. Используя регрессионный анализ, были оценены размеры пор пяти образцов. Полученные спектроскопическим методом значения хорошо согласуются с результатами измерения стандартным методом: погрешность спектроскопического метода менее 10%. По скорости спектроскопический метод превосходит стандартный в десятки раз. Спектроскопический метод также позволяет оперативно определять статическую емкость материала по воде.

Представлен обзор результатов, полученных в Институте оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН и за рубежом при изучении уширения и сдвигов центров линий поглощения молекулы воды одноатомными газами He, Ar, Kr и Xe. Экспериментальные исследования в Институте были проведены в диапазоне 3200-11200 см^-1 на Фурье-спектрометре Bruker IFS 125HR. Коэффициенты уширения γ и сдвига δ были измерены для линий 24 колебательных полос с максимальными значениями колебательных квантовых чисел ν₁ = 3, ν₂ = 6, ν₃ = 3 и максимальными значениями вращательных квантовых чисел J = 14, K_a = 8. Вычисления проведены полуклассическим методом с использованием эффективных потенциалов, зависящих от колебательных состояний Н₂О. Выполнено сравнение экспериментальных и вычисленных значений γ и δ. С помощью аналитической модели γ(sur) проанализированы имеющиеся экспериментальные значения коэффициента уширения; в ряде случаев выявлена их несовместимость. Определены параметры модели γ(sur), которые позволяют сгенерировать коэффициенты уширения линий поглощения Н₂О атомами He, Ar, Kr и Xe в диапазоне 350-14000 см^-1.

Анализируется пространственное распределение углекислого газа над морями Российского сектора Арктики по результатам комплексного эксперимента, проведенного в сентябре 2020 г. Оказалось, что в период эксперимента приводная концентрация СО₂ увеличивалась с запада на восток: наименьшая (396 млн^-1) была над Баренцевым морем, наибольшая - над Чукотским (410 млн^-1). Перепад концентраций между уровнем 200 м и свободной тропосферой достиг -15 млн^-1 над Баренцевым морем и уменьшился до -5 млн^-1 над морем Лаптевых. Над восточными морями перепад вообще стал положительным, что было связано с переносом воздуха из Аляски. Над акваториями большинства морей фиксируется горизонтальная неоднородность в распределении углекислого газа, отражающая региональные особенности ассимиляции его океаном и переноса с территории континента.

Представлены результаты валидации измерений общего содержания оксида углерода с помощью орбитального спектрометра высокого разрешения TROPOMI по наземным спектроскопическим измерениям в пункте Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН (г. Москва) и на Звенигородской научной станции в период с 28.06.2018 г. по 31.12.2021 г. Были определены и проанализированы характеристики соответствия орбитальных данных TROPOMI данным наземных станций. Получены высокие коэффициенты корреляции ( R ~ 0,81-0,97) в зависимости от пункта наблюдения, пространственного усреднения и применяемой фильтрации. При разном пространственном усреднении спутниковых данных исследована зависимость параметров корреляции от орбитальных углов, альбедо подстилающей поверхности и высоты пограничного слоя атмосферы. Для обоих пунктов наблюдения установлено отсутствие влияния альбедо на характеристики корреляции орбитальных и наземных измерений. Также не обнаружено значимой зависимости характеристик корреляции от зенитного угла наблюдений. Однако имеет место зависимость коэффициентов корреляции от азимутальных углов и высоты атмосферного пограничного слоя. Отмечено увеличение корреляции при наблюдениях под азимутальными углами менее 40° (до R ~ 0,97) и при росте высоты атмосферного пограничного слоя (до R ~ 0,90).

По данным дистанционного зондирования проведен анализ загрязненности г. Кызыла (Республика Тыва) в 2013-2021 гг. Оценка загрязненности осуществлена на базе снимков каталога LANDSAT платформы Google Earth Engine (GEE). Для оценки состояния снежного покрова рассчитаны показатели NDSI, S3, SCI. Построены карты среднего значения показателя NDSI по годам, определена степень загрязненности территории. Полученные результаты показывают, что площади с NDSI < 0,3 за рассматриваемый период изменялись слабо достигая минимума (0,3%) в 2015 и 2017 гг. и максимума (0,68%) в 2018 г. С 2014 по 2017 г. преобладали значения NDSI от 0,3 до 0,45 (более 64% всей исследуемой площади).

Получены количественные оценки региональных особенностей распределения повторяемости экстремальных аномалий температуры, осадков и ветра в зимние месяцы во внетропической зоне Северного полушария, связанные с режимами атмосферной циркуляции (далее режим) в Евро-Атлантическом регионе. Методом кластерного анализа k -средних по суточным полям высоты геопотенциала реанализа ERA5 за 1979-2021 гг. выделены четыре наиболее характерных зимних режима циркуляции атмосферы в Евро-Атлантическом регионе, соответствующие Североатлантическому колебанию (САК) в положительной (САК+) и отрицательной (САК-) фазах, скандинавскому блокингу и режиму с аномально высоким давлением над Северной Атлантикой и низким над Европой. Проанализированы тренды повторяемости и структуры режимов. Режимы САК+ и САК- оказались несимметричными по пространственной структуре с существенно разной повторяемостью (33 и 19% соответственно). Несимметричностью характеризуются и связанные с ними поля экстремальных погодных аномалий. Для всех режимов отмечается несимметричный отклик повторяемости положительных и отрицательных аномалий температуры. За исследуемый период не отмечено статистически значимых трендов сезонной повторяемости режимов, а также значимых трендов средних сезонных полей режимов в области экстремумов аномалий высоты геопотенциала. Это может свидетельствовать об устойчивости данных режимов в современных условиях изменения климата.

Предложен метод классификации членов ансамбля прогнозов погоды и выявления из полученного набора того класса, который с наибольшей вероятностью отражает будущее состояние атмосферы. Первый прогностический месяц ансамбля используется для сравнения каждого из выделенных классов с фактически реализовавшимися полями давления и температуры с целью выявления наиболее реалистичного сценария развития макроциркуляционных процессов. Лучший класс из ансамбля используется для прогноза полей аномалий давления и температуры на следующий месяц. Предложенный метод позволяет повысить качество прогнозов погоды в северо-западной части РФ и Арктическом бассейне.

С использованием данных спутникового инфракрасного спектрометра AIRS и реанализа NCEP исследуются механизмы формирования озоновых мини-дыр (ОМД) и их влияние на уровни УФ-радиации (УФР) с 22 по 24 мая 2021 г. в средней и южной частях Поволжья, юге Урала и Западной Сибири и с 16 по 18 марта 2022 г. на северо-западе европейской территории России. Формирование этих ОМД обусловлено связанным с антициклоном повышением тропопаузы и переносом обедненных озоном воздушных масс из субтропиков. В первый период в области ОМД с отрицательными аномалиями общего содержания озона (ОСО) до ~ 20% от средних значений с 2003 по 2021 г. положительные аномалии УФР достигали 40-60%, а УФ-индекс увеличился от ~ 6 до ~ 8. Во второй период в области ОМД с отрицательными аномалиями ОСО до ~ -40% положительные аномалии УФР достигли 40-60%, а УФ-индекс увеличился от ~ 1 до ~ 2. Расчеты потоков УФР с помощью оригинальной радиационной модели подтвердили рост УФР в области ОМД, выявленный по спутниковым наблюдениям.

Анализ эффективности моностатической и бистатической схем формирования лазерной опорной звезды (ЛОЗ) проведен на основе корреляционной теории гауссовых случайных процессов. В фокальной плоскости наземного оптического телескопа было рассчитано положение естественной звезды относительно измеренного мгновенного положения ЛОЗ на основе линейной регрессии Пирсона. Получено выражение для коэффициента корреляции случайных угловых смещений изображений естественной звезды и ЛОЗ, на основе которого определяется нормированное значение дисперсии нескомпенсированных (остаточных) угловых ошибок. Приводятся результаты расчетов для моностатической и бистатической схем формирования натриевой ЛОЗ, позволяющие оценить и сравнить их эффективность.