Главная – Журналы – Поиск по журналам

Исследовано влияние двух факторов на контур линии поглощения молекулы водяного пара в смеси с гелием, аргоном, криптоном и ксеноном: зависимости коэффициентов уширения γ и сдвига центра линии δ от скорости ν_a поглощающей молекулы Н₂О (эффект ветра) и изменения скорости Н₂О при столкновении с указанными атомами. Для исследования выбраны три линии поглощения молекулы Н₂О из полосы n₁ + n₂ + n₃ с различными вращательными квантовыми числами начального квантового состояния. Показано, что наиболее сильно эффект ветра проявляется при взаимодействии молекулы Н₂О с атомами аргона, криптона и ксенона. Результаты работы могут быть использованы при анализе спектров поглощения водяного пара в смеси с одноатомными газами.

В задаче рассеяния света одиночной случайно ориентированной частицей пик обратного рассеяния для крупной частицы неправильной формы связан с известным пиком когерентного обратного рассеяния. Показано, что степень линейной поляризации вблизи направления рассеяния назад для одиночной частицы имеет всплеск, физической причиной появления которого является то же самое когерентное обратное рассеяние. В приближении физической оптики нами рассчитано обратное рассеяние света крупными хаотически ориентированными частицами неправильной формы. Показано, что знак всплеска поляризации для пар сопряженных пучков может быть как отрицательным, так и положительным в зависимости от формы траектории пучков света, которые вносят основной вклад в обратное рассеяние. Суммируя всплески, мы приходим к выводу, что общеизвестные явления отрицательной поляризации не обязательны для случая одиночной частицы, рассеивающей свет в окрестности направления рассеяния назад. Результаты работы будут полезны для интерпретации данных, получаемых российскими и международными лидарными сетями.

В свободной атмосфере в интервале высот 6-12 км наибольшую опасность для авиации представляет турбулентность ясного неба (ТЯН). Перемежаемость и случайная локализация ТЯН в спокойном окружающем воздушном потоке существенно ограничивают возможности ее прогнозирования. С учетом изменения климата и увеличения вероятности возникновения ТЯН создание систем дистанционного обнаружения турбулентных зон становится особенно актуальным. Приведены результаты зондирования турбулентности ультрафиолетовым лидаром УОР-5 с борта самолета-лаборатории Ту-134 «Оптик». Летный эксперимент проводился в сентябре 2022 г. в рамках программы исследования Арктики. Лидар регистрировал зоны умеренной турбулентности в нижней части тропосферы, где вероятность турбулентности максимальная; также были зафиксированы единичные случаи ТЯН на высоте 9 км. Турбулентный лидар может использоваться на практике для дистанционного обнаружения турбулентных зон на высотах, где осуществляется большинство коммерческих авиарейсов. Также показана перспектива наземного применения турбулентного лидара для решения задач авиационной безопасности при полетах в нижней тропосфере. Представлены результаты зондирования лидаром УОР-5 в зимнее время, когда было зарегистрировано повышение интенсивности турбулентности в слое 0,4-1,6 км при прохождении холодного фронта.

Термодинамическое состояние атмосферы, в том числе мезосферы, определяется ее волновой структурой. Серебристые облака являются хорошим индикатором данных волновых процессов. По фотографиям серебристых облаков в г. Якутске проанализированы некоторые характеристики распространения атмосферных волн. Впервые описан случай наблюдения так называемого мезосферного бора в серебристых облаках над Восточной Сибирью, зарегистрированного синхронно с двух однотипных фотокамер. Высота волнового фронта, определенная триангуляционным методом, составила 79 км. Изучен случай распространения нескольких волн различной длины с пересекающимися направлениями в серебристых облаках 25.07.2018 г. Анализ параметров двух волн, распространяющихся навстречу друг другу, показал, что первая имела длину в среднем 53,5 ± 6,2 км и двигалась на северо-восток со средней фазовой скоростью 98,4 ± 12 м/с. Вторая волна типа гребешков со средней длиной 14,8 ± 1,8 км распространялась на юго-запад со средней фазовой скоростью 61,5 ± 6 м/с. Скорость ветрового дрейфа всей облачности составляла 67 ± 5 м/с в западном направлении. Полученные результаты будут полезны для специалистов в области физики волновых процессов в верхней атмосфере.

Одной из важных проблем в теории атмосферного электричества является исследование влияния аэрозольных частиц на параметры токовой цепи в атмосфере, или на глобальную токовую цепь. Представлена теоретическая модель влияния аэрозольных частиц в областях хорошей погоды на глобальную электрическую цепь (ГЭЦ) в атмосфере. Аэрозоль в приземном слое атмосферы рассматривается как слагаемое, входящее в полное сопротивление столба атмосферы. При этом генераторы электрического поля, поддерживающие ГЭЦ, не учитываются, а входят через граничное условие на верхней границе ионосферы в виде задания величины потенциала ионосферы. Также представлены результаты экспериментальных наблюдений за электрическими характеристиками атмосферы и концентрацией аэрозольных частиц. Теоретические и экспериментальные исследования дают возможность оценить концентрацию аэрозольных частиц субмикронного диапазона.

Процессы разрушения (опрокидывания) планетарных волн Россби (ОВР) вносят значительную изменчивость в стратосферную циркуляцию. Используя метод идентификации ОВР, адаптированный к условиям циркуляции в стратосфере, анализируются климатология и долговременная изменчивость ОВР в средней стратосфере. В основе метода лежит анализ геометрии контуров потенциальной завихренности (PV - potential vorticity) на уровне 850 К по данным ERA5 для диапазона завихренности 0-400 PVU (единицы PV), выделенного на основании климатологии поля PV. Показано, что ОВР имеет внутрисезонные особенности. Наиболее часто волны разрушаются в северных частях Восточной Азии и Тихого океана с октября по декабрь, а также в апреле и марте; в январе и феврале не выявлено областей с преобладанием процессов ОВР. Мы получили статистически значимое увеличение количества ОВР в начале зимы (октябрь-декабрь) и в конце (март-апрель). Для середины зимы (январь-февраль) были получены незначимые отрицательные тренды. Результаты настоящей работы могут быть использованы при анализе долговременной изменчивости стратосферной циркуляции, в том числе возникновения стратосферных аномалий, предшествующих внезапным стратосферным потеплениям.

Внезапные стратосферные потепления (ВСП) значительно влияют на погоду в тропосфере и на динамику верхних слоев атмосферы. Определение ВСП и их классификация сформулированы достаточно давно, однако о ранних (в ноябре - первой половине декабря) ВСП подробная информация отсутствует. В работе исследовано влияние ранних ВСП на стратосферный полярный вихрь с использованием данных реанализа JRA-55 и MERRA2. ВСП определялись двумя способами: по среднезональным значениям температуры и зональной компоненте ветра с учетом и без климатической составляющей. Реакция полярного вихря на потепление представлена полем геопотенциальной высоты. По данным зондирования на полярных станциях разных континентов проанализирован временной ход приземных температуры и давления во время смещения и расщепления стратосферного полярного вихря при раннем ВСП.

Расширение грозопеленгационных сетей в последнее время привело к росту количества данных о грозах, которые могут использоваться для верификации прогнозов гроз и являются новым источником информации о состоянии атмосферы. Эта информация может быть учтена в численных моделях динамики атмосферы, но на данный момент применяется весьма редко. В работе предложена и реализована в виде кода в рамках модели WRF-ARWуниверсальная процедура учета данных о положении гроз. Процедура универсальна, так как не требует использования каких-либо процедур параметризации физических процессов, и благодаря этому она может быть введена в любую гидродинамическую модель. В процедуре по данным сетей грозопеленгации определяются ячейки расчетной сетки, в которых фиксировались молнии, в них итерационно добавляется влага до возникновения термодинамической неустойчивости, а значит конвекции. Исследована эффективность этой процедуры в прогнозе осадков, температуры и влажности; проведено сравнение с другими способами учета данных о грозах. Усвоение данных грозопеленгаторов позволяет локально улучшить прогноз сильных осадков и температуры в областях, где наблюдались грозы; коэффициент прогноза интенсивных осадков Пирси-Обухова при использовании предложенного метода возрастает с 0,26 до 0,40.

В связи с актуальностью исследований стабильности климата результаты измерения температуры на метеорологических станциях Северного полушария и данные астрономической инсоляции упорядочиваются по возрастанию широты и подвергаются совместному анализу для различных выборок в интервале 1897-2010 гг. Подобные исследования развиваются в связи с расширением сети метеостанций и накоплением новых данных. С помощью пошаговой регрессии широтного хода средней многолетней температуры к полиному от астрономической инсоляции выделяются детерминируемый Солнцем широтный тренд температуры и флуктуирующие остатки регрессии, в которых проявляются индивидуальные особенности данных. Отсутствие взаимодействия этих составляющих достигается численно для любых выборок. Установлено, что в Северном полушарии для имеющихся выборок широтный тренд средней многолетней температуры полностью определяет потепление и вносит ~ 82% в общую дисперсию температуры. Границы областей, где температуры выше и ниже широтного тренда средней многолетней температуры, выделяют известные географические структуры и тем самым верифицируют тренд.

На основе климатических данных и технологических параметров факельных установок смоделированы поля рассеивания в воздухе загрязняющих веществ от действующих трех факельных установок на территории Мамонтовского месторождения в Нефтеюганском районе Ханты-Мансийского автономного округа. Рассчитаны количества загрязняющих веществ при сжигании попутного нефтяного газа, поступающие в атмосферу: монооксид углерода (CO) – 83 %, диоксид азота (NO₂) – 0.7 %, сажа – 10 %, метан – 6 %. Создана компьютерная карта растительного покрова на основе космического снимка Sentinel-2 с датой съемки 14.06.2021 г. с отображением полей рассеивания СО, NO₂ и сажи. Расстояния от источника выброса (факельной установки) до изолиний с концентрациями CO и сажи, равными 1 ПДК_мр (5 и 0.15 мг/м³), составляют 163 и 505 м соответственно, где ПДК_мр – предельно допустимая максимальная разовая концентрация. Аналогично измеренное расстояние до изолинии с концентрацией NO₂ 0.1 ПДК_мр (0.02 мг/м³) равно 284 м. В среднем концентрация CO уменьшается на 1 мг/м³ через 86 м и составляет 0.2 мг/м³ (0.04 ПДК_мр), на расстоянии около 572 м. Полученная модель полей рассеивания СО не противоречит спутниковым данным MERRA-2, согласно которым в окрестностях факельной установки концентрация СО составила 0.2 мг/м³. Хромато-масс-спектрометрический анализ образцов почв и растений, отобранных в северо-восточном направлении от факельной установки на расстояниях 216, 486, 710, 1 037 и 1 380 м, показал, что в составе их органического вещества преобладают алифатические углеводороды. Их содержание варьирует от 50 до 80 % от всех идентифицированных соединений с доминированием высокомолекулярных гомологов (C₂₇–C₃₃). Максимальное суммарное количество н-алканов (75.3 мкг/г) отмечено в образце почвы, находящемся на расстоянии 710 м от факельной установки. В органическом веществе игл сосны и листьев голубики доминирует гомолог С₂₇ и присутствуют C₂₅, C₂₉, C₃₁, характерные для наземной растительности. Кроме того, в почве идентифицированы полиароматические соединения - антрацен/фенантрен, флуорантен и пирен.