А.А. ВИНОГРАДОВА1,2, Ю.А. ИВАНОВА1 1Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН, Москва, Россия anvinograd@yandex.ru 2Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Архангельск, Россия
Ключевые слова: Российская Арктика, черный углерод, концентрация в приземной атмосфере, модельные расчеты, спутниковые данные об эмиссиях
Страницы: 425-432
На основе спутниковых данных о выбросах в атмосферу черного углерода (black carbon - ВС) выполнены модельные оценки его концентрации в приземной атмосфере четырех районов Российской Арктики: на Кольском п-ове, в Архангельской обл., на территориях Ненецкого и Гыданского заповедников, зимой и летом 2000-2016 гг. Дальний перенос ВС в атмосфере анализируется по авторской методике расчета функции чувствительности к потенциальным источникам субмикронного аэрозоля, основанной на статистике обратных траекторий движения воздушных масс. В целом вклады антропогенных источников в содержание ВС в воздухе всех рассматриваемых районов преобладают над вкладами природных пожаров. Концентрация ВС в приземном воздухе максимальна в районе Ненецкого заповедника и над акваторией Печорского моря, где основным источником этой примеси круглый год являются факелы сжигания попутного газа в ближайших крупнейших нефтегазовых провинциях России. Приведены средние, медианные и максимальные концентрации ВС в приземном воздухе зимой и летом, рассчитанные по межгодовым вариациям этого показателя, которые обусловлены различиями циркуляции воздушных масс, переносящих примесь, а также пространственными и межгодовыми вариациями эмиссий ВС от пожаров.
Получена форма колебательно-вращательного оператора кинетической энергии для линейных симметричных молекул типа A2B2 в полисферических неортогональных внутренних (дли́ны связей и углы между связями) координатах. Неортогональные координаты имеют преимущества при вычислении волновых функций тяжелых линейных молекул, например C2F2, C2Cl2, а также упрощают вычисление интенсивности линий колебательно-вращательных спектров молекул указанного типа. Данное исследование является продолжением нашей предыдущей работы [1], в которой была получена форма оператора кинетической энергии в ортогональных координатах. Для проверки выведенных уравнений выполнен расчет нижних колебательно-вращательных уровней энергии молекулы ацетилена.
Н.А. ЛАВРЕНТЬЕВ, О.Б. РОДИМОВА, А.З. ФАЗЛИЕВ
Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, Томск, Россия lnick@iao.ru
Ключевые слова: информационная система GrafOnto, графики по континуальному поглощению воды, цитирующие и цитируемые графики, количественная оценка различия графиков
Страницы: 541-556
Описаны графические ресурсы по континуальному поглощению водяного пара и его смесей, опубликованные в 2011-2020 гг. Представлены сводные таблицы, характеризующие основные параметры коэффициентов поглощения и функций пропускания в разных спектральных интервалах, температурную зависимость коэффициента поглощения и константу равновесия реакции образования димера воды. Отмечены особенности исследования континуального поглощения в опубликованных за эти годы работах. В сжатой форме представлены результаты оценки качества цитируемых графиков, которые описаны четырьмя качественными и количественными атрибутами. Охарактеризованы три процедуры цитирования, две из которых компьютеризированы. Представлен метод оценки различия цитирующего и цитируемого графика и примеры пар «цитирующий и цитируемый графики» с количественной оценкой различия.
Настоящая публикация является продолжением первой части статьи «Измерения параметров атмосферы на протяженной трассе. I. Акустические измерения уровня турбулентности и средней скорости ветра». Она посвящена результатам оптических измерений турбулентности атмосферы на протяженных атмосферных трассах и их сравнению с данными одновременных акустических измерений с помощью метеостанции АМК-03. Данные исследования были проведены для определения эффективных средних по трассе распространения оптического излучения значений параметров турбулентности и связанных с ними радиусов когерентности оптических волн, распространяющихся через атмосферу.
АРТАМОНОВА М.С.1, ЧХЕТИАНИ О.Г.1, ИОРДАНСКИЙ М.А.1, МАКСИМЕНКОВ Л.О.1, ЛАПЧЕНКО В.А.2 1Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН, Москва, Россия artamonova@ifaran.ru 2Карадагская научная станция им. Т.И. Вяземского – природный заповедник РАН – филиал ФИЦ «Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского РАН», Феодосия, Республика Крым
Ключевые слова: Крым, приземный аэрозоль, массовая концентрация, функция распределения частиц по размерам, элементный состав почвы и аэрозоля, метеорологические условия
Страницы: 563-576
Представлены результаты исследования аэрозоля в приземном слое атмосферы в юго-восточной части Крымского полуострова на «Карадагской научной станции им. Т.И. Вяземского – природный заповедник РАН» филиала ФИЦ «Института биологии южных морей им. А.О. Ковалевского». Работы проводились с 21 марта по 17 июня 2020 г. Среднесуточная массовая концентрация аэрозоля за весь период измерений варьировалась от 3 до 35 мкг/м3 при среднем значении 13 мкг/м3. Исключение составили высокие концентрации частиц во время эпизода 25–27.03.2020 г. (48, 195 и 49 мкг/м3), когда был зарегистрирован мощный восточный перенос от источников в Казахстане (пыльная буря на Арале) через Калмыкию в Крым. С учетом этого эпизода среднее значение массовой концентрации аэрозоля – 16 мкг/м3. Из 89 дней наблюдений выделены дни с различными направлениями прихода воздушных масс, а также дни с наиболее высокими среднесуточными значениями массовой концентрации аэрозоля. Для этой выборки (31 проба) определено содержание 64 химических элементов в пробах. Проведена оценка аккумуляции химических элементов в почве и аэрозольных частицах, рассчитаны кларки концентрации химических элементов в почве, коэффициенты аэрозольной концентрации и обогащения химических элементов в аэрозолях. Рассмотрены вопросы зависимости массовой концентрации, дисперсного и элементного составов приземного аэрозоля от дальней аэрозольной миграции.
Я.А. ВИРОЛАЙНЕН, К.А. ШПАК
Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия yana.virolainen@spbu.ru
Ключевые слова: водный цикл, наземная ИК-Фурье-спектроскопия, изотопический состав водяного пара
Страницы: 577-583
Водяной пар играет ключевую роль в целом ряде климатообразующих процессов на различных высотах земной атмосферы. Мониторинг изотопологов водяного пара позволяет получать информацию об атмосферном гидрологическом цикле и исследовать процессы, связанные с испарением и конденсацией, определяющие влажность в тропосфере и водный обмен между тропосферой и стратосферой. Впервые проанализированы временные вариации общего содержания изотопологов водяного пара (H2O и δD) за 2009-2020 гг. на основе результатов наземных измерений солнечного ИК-излучения Фурье-спектрометром Bruker IFS 125HR в Петергофе. Максимальные значения H2O и δD приходятся на летний период, минимальные - на зимний, при этом наибольшая изменчивость H2O наблюдается в летние, а δD в зимние месяцы, что обусловлено климатическими особенностями Санкт-Петербурга, т.е. происхождением и историей приходящих воздушных масс. Банк данных изотопического состава водяного пара в окрестностях Санкт-Петербурга может быть использован в моделях общей циркуляции атмосферы с целью повышения точности прогнозирования погоды и долгосрочных изменений регионального климата.
Представлены результаты лабораторных экспериментов по определению характеристик конвективного потока, возникающего над нагретой металлической поверхностью, для различных высот и температур методом скоростной термографии. Характеристики определялись с помощью скоростной ИК-камеры путем съемки температурного поля малоинерционных бумажных мишеней, подвешенных над нагретой поверхностью, одновременно по всей вертикальной плоскости поля зрения ИК-камеры. По флуктуациям температурного поля поверхности мишеней были найдены коэффициент теплоотдачи, уровень интенсивности конвективного потока, полный поток и количество выделяемого тепла за время измерений на разных высотах над поверхностью. Построены энергетические спектры конвективной турбулентности в различных условиях. Анализ спектров турбулентности показал наличие инерционного интервала с наклоном, близким к степенному закону 8/3, для всех рассмотренных высот над нагретой поверхностью, температур и условий турбулентности. Характеристиками конвективной турбулентности, полученными в работе, можно воспользоваться при тестировании различных оптических адаптивных систем управления лазерными пучками, при изучении распространения вихревых лазерных пучков и очагов горения, которые также характеризуются конвективной турбулентностью с дальнейшим переходом в атмосферную турбулентность, наведенную энергией горения.
Ш. ЧЖАН, А.В. КЛИМКИН, Г.П. КОХАНЕНКО, Т.Е. КУРАЕВА, К.Ю. ОСИПОВ
Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, Томск, Россия shuo9403@qq.com
Ключевые слова: дистанционное зондирование, лидар, расчет координат, картирование
Страницы: 591-594
Лидар как важное средство исследования атмосферного аэрозоля широко используется при изучении распространения атмосферных аэрозольных загрязнений. При проведении экологического мониторинга и тем более при использовании для этой цели мобильного лидара важно иметь информацию не только о наличие загрязнений, но и о динамике их распространения, о пространственных координатах их источника. Предложен метод расчета координат объекта исследования исходя из координат лидара, направления зондирования и расстояния до объекта. Представлены программный модуль расчета координат и пример его применения при разработке вспомогательных лидарных систем.
Исследованы вариации изотопного состава кислорода (δ18О) и водорода (δD) в атмосферных осадках, выпавших в г. Томске с 2016 по 2020 г. Установлено, что значения δ18О менялись в диапазоне от -39,6 до +2,1‰ и в среднем за весь период составили -18 ± 6,8‰; δD изменялись в диапазоне от -299 до -4,9‰ и в среднем составили -118,7 ± 54,7‰. Построена локальная линия метеорных вод с 2016 по 2020 г., описываемая уравнением δD = 7,43δ18O + 11,2, что указывает на преобладание испарительного фракционирования. Впервые установлена температурная зависимость изотопного состава атмосферных осадков в г. Томске: +0,47‰/°С для δ18О и +3,62‰/°С для δD. На основе анализа обратных траекторий движения воздушных масс выявлены преобладающие регионы-источники, приносящие в г. Томск атмосферные осадки с разным изотопным составом.
Б.Г. АГЕЕВ1, В.А. САПОЖНИКОВА1, А.Н. ГРУЗДЕВ2, Д.А. САВЧУК3 1Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, Томск, Россия ageev@iao.ru 2Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН, Москва, Россия a.n.gruzdev@mail.ru 3Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, Томск, Россия savchuk@imces.ru
Ключевые слова: СО, цикличность, годичные кольца, лиственные деревья
Страницы: 602-609
Проведены измерения газов, десорбированных вакуумным методом из колец спилов лиственных деревьев с использованием оптико-акустического газоанализатора с перестраиваемым СО2-лазером. Получены хронологии остаточных газов СО2 и (СО2 + Н2О) некоторых лиственных деревьев, произрастающих в районе г. Томска (Западная Сибирь). Хронологии характеризуются хорошо выраженными 2-4-летними циклами. Найдена корреляция содержания газов с летними температурами и осадками. Полагаем, что погодичное распределение остаточных газов в спилах отражает картину поступления газов из стволов лиственных деревьев в атмосферу.
