Главная – Журналы – Оптика атмосферы и океана 2026 номер 1

Углекислый газ является заметной компонентой атмосферы Земли и существенной частью атмосфер других планет земной группы. В настоящей работе поглощение углекислым газом рассматривается на основе асимптотической теории крыльев линий. Найдены параметры контура линии путем подгонки к экспериментальным значениям поглощения при температурах 200-300 К в крыле полосы 4,3 мкм СО₂. Отмечено разное поведение поглощения в зависимости от температуры вблизи полосы (2400-2440 см^-1) и при удалении от нее (2500-2590 см^-1). Полученные данные представляют интерес для спектроскопии и могут быть важны при атмосферном моделировании.

Учет поглощающих и рассеивающих свойств аэрозоля в атмосфере, а также оценка размеров аэрозольных частиц важны для тестирования стандартных и создания региональных алгоритмов атмосферной коррекции спутниковых данных. Однако определение оптических характеристик атмосферного аэрозоля в периоды пылевых переносов осложняется необходимостью учета влияния пылевого аэрозоля на оптические свойства атмосферы: аэрозольную оптическую толщину (АОТ), параметр Ангстрема и др. В настоящей работе анализируются данные натурных фотометрических измерений, спутниковые данные MODIS Aqua/Terra, VIIRS и результаты моделирования HYSPLIT для Волгоградского и Горьковского водохранилищ на р. Волги и региона Черного моря в периоды переноса пылевого аэрозоля со стороны пустынь Сахара и Каракумы. Различий между оптическими характеристиками пылевого аэрозоля из этих пустынь в рассматриваемые периоды не обнаружено. Представленные результаты описывают оптическое состояние атмосферы в рассматриваемых регионах и могут быть использованы для проверки точности стандартных алгоритмов атмосферной коррекции спутниковых данных.

Дистанционное лазерное возбуждение свечения спектральных линий и полос, информативных для диагностики среды, и генерация электромагнитного излучения вне оптического диапазона, например в терагерцовом, - это актуальные прикладные задачи. При этом одним из важных аспектов является повышение эффективности преобразования энергии лазерного излучения, чему и посвящена настоящая работа. Представлены результаты комплексных исследований филаментации мощных фемтосекундных лазерных импульсов при создании в начале трассы распространения локализованного слоя со случайно-неоднородным показателем преломления (искусственный турбулентный слой). Показано, что принудительная хаотическая модуляция (стохастизация мощности) излучения вызывает разбиение исходного пучка на множество высокоинтенсивных световых субпучков-каналов с повышенной устойчивостью на значительных дистанциях. За счет сегментирования излучения турбулентным слоем кратно увеличивается число высокоинтенсивных оптических каналов, возникающих при распространении пучка излучения титан-сапфирового лазера в воздухе. Характерная интенсивность этих оптических каналов оказывается достаточно высокой для реализации двухфотонного поглощения в объеме микронных частиц водного аэрозоля с флуорофором, помещенного в конце 100-метровой оптической трассы, что практически вдвое увеличивает регистрируемый по лидарной схеме сигнал флуоресценции от частиц. Также установлено, что создание в начале оптической трассы локализованного турбулентного слоя кратно повышает эффективность генерации из области лазерной филаментации низкочастотного (ТГц) электромагнитного излучения. Результаты работы могут быть использованы для дистанционной диагностики атмосферного аэрозоля и генерации электромагнитного излучения в терагецовом диапазоне.

Выбросы углеродных соединений, образующихся при сжигании углеводородных топлив, изменяют тепловой баланс атмосферы, что приводит к глобальному потеплению. Надежные методы диагностики и мониторинга выбросов необходимы для контроля и оценки содержания углеродных соединений в атмосфере. Представлена методика исследования процессов образования органического и сажевого аэрозоля. В качестве реактора использовано плоское ламинарное пламя этилен/воздух в различных экспериментальных режимах. Разработана и апробирована экспериментальная установка для анализа компонентов пламени методом квадрупольной масс-спектрометрии. Сравнивались интенсивности сигналов в зависимости от отношения массы к заряду в диапазоне 0-100. Показано, что результаты кинетического моделирования и эксперимента качественно согласуются при описании таких компонентов, как Н₂О, О₂ и СО₂. С увеличением коэффициента избытка топлива увеличиваются концентрации соединений, которые связаны с образованием органического и сажевого аэрозоля. Полученные результаты могут быть использованы для развития методов диагностики и мониторинга органического и сажевого аэрозоля в окружающем воздухе путем отслеживания концентраций сигнатурных соединений.

Диоксиды азота и серы являются основными загрязнителями атмосферного воздуха и относятся к веществам третьего класса опасности. Совместное их влияние на качество воздуха крайне негативно. Контроль содержания диоксида серы и азота в атмосферном воздухе - важная задача экологической политики и охраны здоровья населения. Выполнен совместный анализ концентраций диоксидов азота и серы в атмосфере Москвы и Санкт-Петербурга по наземным данным за 2002-2023 гг., а также тропосферного содержания этих аэротоксикантов по спутниковым наблюдениям (спектрометр OMI на спутнике Aura) за период с 2005 по 2023 г. Концентрации диоксида азота убывают в Москве и Санкт-Петербурге как по наземным данным, так и по спутниковым. Концентрации диоксида серы по результатам наземных измерений в Москве и Санкт-Петербурге также убывают; спутниковые наблюдения показывают относительно постоянное его тропосферное содержание в Санкт-Петербурге и статистически значимый рост в Москве. Высказана гипотеза, объясняющая расхождение концентраций диоксида серы в тропосфере, полученных по наземным и спутниковым данным. Результаты исследований могут быть использованы в практической работе природоохранных органов Москвы и Санкт-Петербурга.

Изучение устойчивости стратосферного полярного вихря является ключевым для понимания долгосрочной динамики атмосферы, механизмов стратосферно-тропосферного взаимодействия и их роли в формировании региональных климатических аномалий, особенно в условиях быстрых климатических изменений. Зимний период 2024/2025 г. характеризовался аномальной устойчивостью стратосферного полярного вихря (СПВ) до середины февраля, обусловленной сочетанием слабого потока волновой активности из тропосферы и интенсивных зональных ветров, создававших барьер для вертикального переноса волн. Лидарные измерения в районе Томска в феврале зафиксировали рекордно низкие температуры (-85 °C) на высотах 15-20 км и образование полярных стратосферных облаков, что подтверждает уникальность стратосферных условий. В ноябре - январе наблюдались слабые процессы опрокидывания волн Россби и преобладание зональной циркуляции над Евразией; финальное ослабление СПВ в начале марта сопровождалось резкой перестройкой стратосферной циркуляции. Полученные результаты важны для понимания механизмов устойчивости СПВ и их влияния на динамику атмосферы.

Атмосферное электричество - совокупность электрических явлений, происходящих в атмосфере, в том числе в облаках и осадках, и формирующих глобальную электрическую цепь. Изучение функционирования этой цепи, в частности факторов, обусловливающих ее локальную изменчивость, представляется актуальной и важной научной проблемой, особенно в условиях современных климатических изменений. На основе данных атмосферно-электрических, спектрофотометрических и метеорологических наблюдений в Томске с 2006 по 2020 г. проведен анализ изменчивости одной из основных характеристик атмосферного электричества - градиента потенциала приземного электрического поля, а также спектрального коэффициента пропускания длинноволнового УФ-излучения облаками в зависимости от их формы. Результаты исследования выявили наличие статистически значимой положительной связи между вариациями градиента потенциала электрического поля и коэффициента пропускания излучения на длине волны 380 нм практически для всех основных форм облаков. Полученные новые статистические данные дополняют существующие представления о взаимодействии атмосферно-электрических и актинометрических характеристик и могут быть использованы для совершенствования моделей глобальной электрической цепи и моделей атмосферы, применяемых в том числе для численного прогноза погоды и моделирования климатических изменений.

Представлены результаты оценок внешних масштабов температурной и ветровой турбулентности в приземном слое атмосферы на основе экспериментальных данных. Приведена статистика масштабов для зимнего и летнего периодов в различное время суток на высотах 5 и 10 м. Проанализирована связь масштабов со стратификацией температуры и скорости ветра в приземном слое. Установлено, что наибольшее влияние на внешние масштабы турбулентности оказывает стратификация температуры. Отмечается, что внешние масштабы растут с увеличением высоты измерений. Результаты работы могут быть полезны при решении задач, связанных с исследованием термодинамических процессов в пограничном слое атмосферы и влиянием турбулентности на распространение оптических волн.

Водяной пар является основным газом, обусловливающим непрозрачность атмосферы в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн. В настоящем исследовании продемонстрирована возможность применения мезомасштабной модели Weather Research and Forecasting (WRF) для эффективной оценки содержания осажденного водяного пара (PWV) с целью определения условий в существующих местах расположения обсерваторий и нахождения перспективных площадок для размещения нового крупного миллиметрового телескопа. Полученные результаты показывают, что модель WRF успешно воспроизводит пространственно-временную изменчивость PWV, выявляя зоны с минимальным содержанием влаги, что может быть использовано для планирования наблюдений на телескопах.

Исследование содержания радиоактивных газов в атмосфере важно для оценок их опасности для здоровья населения и газообмена между почвой и атмосферой. На территории России проводится крайне мало измерений объемной активности радона (²²²Rn) и торона (²²⁰Rn). В данной работе обобщаются результаты их мониторинга в фоновом районе Томской области за 2020-2024 гг. Показано, что среднегодовые значения объемной активности радона находятся в диапазоне 10,7-14,3 Бк/м³, максимальные могут достигать 81 Бк/м³. Для торона характерны меньшая изменчивость средних значений (8,9-11,8 Бк/м³) и более низкая максимальная объемная активность (65 Бк/м³). Выявлен хорошо выраженный суточный ход концентрации радона и его отсутствие у торона. Наблюдаются и значительные различия в годовом ходе объемной активности этих газов. Хотя основной максимум фиксируется у обоих газов в июле, у ²²²Rn имеется вторичный максимум в холодный период года. Установлено, что с 2020 по 2024 г. медленно нарастала объемная активность как радона, так и торона. Содержание ²²²Rn увеличивалось со скоростью 0,5 Бк/м³ в год, ²²⁰Rn - 0,2 Бк/м³ в год. Как в суточном и годовом ходе, так и в многолетней динамике значение объемной активности ²²²Rn выше, чем ²²⁰Rn. Приведенные в статье данные будут полезны при выборе диапазона и неопределенности разрабатываемых новых приборов или защиты от радиационного излучения, оценке вероятности появления того или иного явления.

21 января 2026 г. ушла из жизни Валерия Александровна Сапожникова - одна из старейших сотрудниц Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, активный автор журнала «Оптика атмосферы и океана».