Главная – Журналы – Поиск по журналам

Представлены результаты численного моделирования фокусировки оптического излучения на зонных пластинках (ЗП) Френеля мезоволнового размера, имеющих двуслойный профиль фазовых выступов. Показано, что размерные параметры и интенсивность пятна фокусировки чувствительны к типу конструктивного дизайна ЗП. Путем изменения высоты ступеней, а также соотношения между размером граней пластины удается значительно улучшить характеристики поля в области фокуса за счет сглаживания профиля фазы волны, формируемого отдельными слоями. Проведено сравнение со случаем традиционной бинарной ЗП.

Приведены результаты реконструкции локальных пожаров в правобережной части долины р. Дубчес (средняя тайга Приенисейской Сибири) в голоцене на основе стратиграфического анализа торфяной залежи. Объектом исследований стало верховое сосново-кустарничково-сфагновое болото с хорошо развитым древесным ярусом из сосны обыкновенной ( Pinus sylvestris L.). Мощность залежи - 4.15 м, ее возраст проинтерпретирован 11 радиоуглеродными датами, возраст придонного слоя торфа - 11802 ± 52 ¹⁴C лет назад (л. н.). В торфяной колонке на глубинах 3.25, 3.15, 2.90, 2.65 м обнаружены следы пожаров в виде пирогенных прослоек. Динамику пожаров реконструировали по методике подсчета макроскопических частиц угля Сharcoal. Установлены время, периодичность и интенсивность пожаров на суходолах, окружающих болото. В динамике локальных пожаров выделены четыре периода: около 12000-10000, 8250-7250, 6300-4000, 2400 календарных лет назад (кал. л. н.) - по настоящее время. Локальные пожарные эпизоды древесного угля пришлись на следующие даты: 11600, 11150, 10500, 7800, 5900, 5450, 4600, 1900, 1200 и 250 кал. л. н. Отмечено, что наиболее высокая пожарная активность наблюдалась в раннеголоценовое время, о чем свидетельствует повышенное содержание макроугольков в торфе. Основной причиной пожаров, вероятно, были аномально засушливые весеннее-летние сезоны, обусловленные сухим и теплым климатом. Болото было пройдено пожаром 7790, 7030, 5610 и 4890 кал. л. н. Пирогенная деструкция торфа минимальна, что свидетельствует о слабой или средней интенсивности торфяного пожара. Пожары на болоте способствовали активизации лесообразовательного процесса. В позднем голоцене воздействие пожаров на болотный массив прекратилось, произошла смена лесных фитоценозов сильно обводненными грядово-мочажинными комплексами.

Исследованы лесные торфяные почвы заболоченных речных долин восточного макросклона Кузнецкого Алатау. Выявлено сильное варьирование ( С _v 42-88 %) содержания макро- и микроэлементов в слое современных почв (0-30 см). Средневзвешенное количество (с учетом мощности горизонтов почв и площадей торфяных массивов) в пределах орографического профиля 1087-573 м н. у. м. составляет (мг/кг): Fe₈₆₂₃ > Al₇₂₉₅ > Mn₃₃₅ > Sr₂₃₀ > Zn_37.8 > Cr_15.4 > Cu_13.2 > Ni_9.9 > Pb_4.6 > Co_3.4 > Cd_0.21. Методами многомерного статистического анализа выполнено структурирование торфяных почв по содержанию зольных элементов в три кластера, соответствующие высотным отметкам 1087, 832-622, 573 м н. у. м. Наибольшими дискриминирующими возможностями обладают Zn и Fe (82.6 %). Меньшую долю различия обеспечивают Cu, Ni (17.4 %). Топографические ряды долинных торфяных почв определяются гидрогеохимической зональностью подземных вод, а также выносом элементов латеральными миграционными потоками. Впервые статистически обоснованы границы высотных поясов торфяных почв по содержанию минеральных элементов и охарактеризован геохимический состав выделенных экотопических рядов (кластеров) почв. В почвах автономного ландшафта (высокогорья) аккумулируется только Pb и Cd. По сравнению с ним в кластере почв среднегорья количество большинства зольных элементов увеличивается в среднем в 2 раза. В низкогорье интенсивность аккумуляции несколько ослабевает. В почвенном профиле радиальная геохимическая миграция Fe как характерного элемента болот с большей силой положительно связана с зольностью торфяного субстрата, Sr - с реакцией среды, Cu и Mn - с фульвокислотами. В текущий период не выявлено техногенной деградации торфяных почв восточных отрогов Кузнецкого Алатау. Эколого-геохимические особенности горных торфяных почв согласуются с характеристикой естественных биогеохимических провинций юга Центральной Сибири, в пределах которых они развиваются.

Результаты внешних воздействий на лесные экосистемы, вне зависимости от их происхождения, выражаются в определенной степени деградации лесной экосистемы и, как правило, предполагают выявление ущерба. До воздействия стоимость насаждения можно представить как сумму экосистемных (экологических и ресурсных) функций: С = ∑С_{i, где Сi - стоимость i -й функции из n рассматриваемых. Расчет выполняется относительно функции, стоимость которой известна и неизменна. В качестве такой функции использована таксовая ставка платы за древесину. Возможен также вариант расчета относительно рыночной цены древесины. Итоговая стоимость экосистемных функций будет различаться пропорционально соотношению таксовых и рыночных цен. После воздействия на ценоз какого-либо фактора стоимость насаждения определяется посредством корректирования стоимости каждой экосистемной функции. Разность до и после воздействия определяет размер ущерба. В соответствии с целевым назначением, а также в силу различия таксационных показателей насаждений, оценки значимостей экосистемных функций могут расходиться, а отсюда распределение долей значимости для каждого насаждения индивидуально. Последовательность выявления стоимости насаждения и далее ущерба демонстрируется на примере уничтоженного пожаром участка сосново-лиственничного леса на территории курорта «Озеро Учум» в Ужурском районе Красноярского края. До пожара стоимость насаждения составляла 156 700 руб./га, после пожара - уменьшилась до 27 819 руб./га; ущерб определен в размере 128 881 руб./га.}

Исследование посвящено термическому анализу и флэш-пиролизу коры лиственницы сибирской ( Larix sibirica Ledeb.) и сосны обыкновенной ( Pinus sylvestris L.) как многотоннажного отхода переработки древесины этих пород. С помощью методов термогравиметрии (ТГ/ДТГ) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) выявлен ряд закономерностей термического разложения коры. По четвертым производным контура ДТГ установлены различия «фракционности» потери массы при нагреве коры в условиях термогравиметрического теста. На основе данных ТГ/ДТГ проведен анализ кинетики термодеструкции с использованием изоконверсионного метода Озавы - Флинна - Уолла (ОФУ). Полученные зависимости энергии активации ( Е _а) термического разложения коры от степени конверсии использованы для расчета термодинамических параметров Δ H , Δ G и Δ S этого процесса, используемых при проектировании и масштабировании технологий термической обработки и пиролиза коры для производства технических продуктов с повышенной добавленной стоимостью. Средние значения Е_а, Δ H , Δ G и Δ S составляют 206.7, 201.1, 248.7 кДж/моль и -78.0 Дж/(моль ∙ К) для коры лиственницы (КЛ) и 235.3, 229.7, 310.6 кДж/моль и -129.4 Дж/(моль ∙ К) для коры сосны (КС). С помощью метода хромато-масс-спектрометрии (ГХ/МС) по технологии парофазного пробоотбора установлен состав летучих соединений коры, которые представлены моно-, сескви-, дитерпенами и кислородсодержащими углеводородами. Идентифицировано 37 соединений КЛ и 41 соединение КС. По результатам ТГ и ДСК охарактеризована термическая устойчивость КЛ и КС относительно графита; рассчитаны парциальные теплоты окислительной термодеструкции для стадий термического разложения, свидетельствующие о различии термических параметров коры. Экзотермические эффекты термоокислительной деструкции равны 15.1 и 15.9 кДж/г для КЛ и КС соответственно. В результате аналитического флэш- пиролиза идентифицировано 55 продуктов пиролиза КЛ и КС с суммарной площадью идентифицированных пиков 77.6 и 89.7 % соответственно. Предложены варианты использования результатов исследования.

Привлечение новых видов и сортов декоративных растений - актуальная задача зеленого и ландшафтного строительства. Целью исследований стало обобщение опыта и изучение динамики развития вегетативного возобновления флокса сибирского ( Phlox sibirica L.) в культуре на юге Средней Сибири. В годы наблюдений определялась площадь дерновинок, образуемых разводочным материалом в течение вегетационного периода. По методике Б. А. Доспехова в Хакасском ботаническом саду методом организованных повторений высаживали в три срока с двумя вариантами (с укрытием и без укрытия) кусочки молодых корневищ растения с одним надземным побегом. В процессе наблюдения в начале вегетации фиксировали число побегов и площадь вегетативного возобновления в течение 3 лет (2006-2008 гг.). Установлено, что в первый год вегетации площадь дерновинок увеличилась в 2.0-5.0 раз, во второй - в 1.5-3.3 раза, в третий - в 1.5-4.0 раза. Полученные результаты исследований достоверны на 5 %-м уровне значимости. За 3 года вегетации площадь дерновинок в вариантах с первоначальным укрытием увеличилась в 27.5-50.0 раз, без укрытия - в 50.0-128.0 раз. Наиболее активное вегетативное возобновление происходило у растений, посаженных в самые ранние сроки (в начале апреле), где на третий год вегетации растений отмечено максимальное значение площади дерновинок (1.1 ± 0.02 м² ). В среднем за первый год вегетации в варианте с укрытием сформировались дерновинки площадью 0.05 м², а без укрытия - 0.03 м², за второй год вегетации - соответственно 0.33 и 0.27 м², за третий год - 0.57 и 0.6 м². В засушливых условиях юга Средней Сибири для озеленения и ландшафтного строительства перспективно использование флокса сибирского, образующего хорошее вегетативное возобновление и не требующего систематического полива.

Лиственница Каяндера ( Larix cajanderi Mayr) - важнейшая лесообразующая порода Чукотки, находящаяся на северо-восточной границе своего ареала. В процессе полевых исследований в августе 2021 г. были зафиксированы высотные пределы распространения этого вида в системе Чуванского хребта, в бассейне р. Озерное Горло. В приустьевой части долины реки имеется массив лиственничного леса. На участке между оз. Ледниковое и устьем реки при высоте тальвега реки 290-350 м параметры лиственничных сообществ существенно снижаются, а при 380 м лиственничные редины отмечены только мелкими фрагментами на склонах южной экспозиции либо одиночными деревьями. По левому борту котловины оз. Ледниковое с большим разрывом в расстоянии, на высоте 470-480 м, среди зарослей кедрового стланика ( Pinus pumila (Pall.) Regel) встречаются одиночные лиственницы значительной возрастной категории. Эти деревья имеют высоту 4-5 м и широко раскидистую крону. Южнее, на удалении от озера около 8 км к юго-западу, на высоте около 660 м лиственница встречена нами лишь однажды. Здесь молодое одиночное деревце растет на небольшом фрагменте мелкозема среди каменной россыпи, покрытой эпилитными лишайниками (Lichenes). Ствол его имеет высоту 1.3 м. Рассматриваемый нами участок местности в бассейне р. Озерное Горло может служить эталоном для мониторинговых наблюдений за вековыми изменениями высотной границы лесной растительности.

За последние 30 лет отмечено существенное повышение температуры верхних горизонтов вечной (многолетней) мерзлоты: в среднем на 2.5 °C в Российской Федерации. С этим связаны деградационные тенденции в мерзлоте, отрицательно сказывающиеся и на природных ландшафтах, и на инженерной инфраструктуре. Хозяйствующие субъекты пытаются защитить свои предприятия, вкладываясь в инженерные мероприятия и наблюдения за изменением параметров мерзлых оснований сооружений. Одно из лидирующих мест здесь занимает топливно-энергетический комплекс, на предприятиях которого начинает внедряться система автоматизированного геотехнического мониторинга многолетнемерзлых грунтов. В ближайшей перспективе (5-10 лет) система станет обязательной для каждого объекта, расположенного в зоне вечной мерзлоты. Но пока в разных регионах и организациях геотехнический мониторинг мерзлоты ведется по различным методикам, нередко в урезанном объеме, без учета природных тенденций и при отсутствии соответствующего анализа и прогнозирования. При этом практически всеми игнорируются фоновые изменения, происходящие независимо от хозяйственной деятельности. Это резко снижает эффективность мониторинга. Причина состоит, с одной стороны, в недостатках регламента наблюдений и обработки данных, а с другой - в том, что в Российской Федерации фоновый геокриологический мониторинг природных условий ведется в крайне недостаточном объеме. В результате возможность достоверного прогноза на средне- и долгосрочную перспективу изменения состояния многолетнемерзлых грунтов весьма ограничена. С точки зрения развития топливно-энергетического комплекса проблема усугубляется отсутствием обмена данными между отдельными его компаниями как в рамках регионов, так и на федеральном уровне. Предложена схема организации федерального мониторинга мерзлоты на основе создания системы федеральных геокриологических полигонов, где сочетаются два вида мониторинга: фоновый природный государственный мониторинг и геотехнический мониторинг земле- и недропользователей (в первую очередь топливно-энергетического комплекса).

На шести площадках вдоль 25-километрового профиля от г. Якутска исследован изотопный (¹⁸O, D) и химический состав атмосферных осадков (1-2 мм слой снега на поверхности снежного покрова и кристаллическая изморозь), выпавших в декабре 2020-январе 2021 г. в период экстремально низких температур (от -47 до -52 °С) в условиях антициклональной погоды и плотных ледяных туманов. Пробы с поверхности снежного покрова характеризуются наиболее легкими составами (d¹⁸O = -41.04 ± 5.11 ‰, dD = -326.43 ± 34.16 ‰, d_exc = 1.91 ± 7.72 ‰) и заметно истощены по дейтерию. От окраин к центру Якутска установлено значительное утяжеление составов (на 10 ‰ по d¹⁸O, на 80 ‰ по dD), снижение дейтериевого эксцесса от +10 до -6 ‰, 4-кратное увеличение минерализации из-за примесей карбоната кальция. Для проб кристаллической изморози установлены изотопные составы (d¹⁸O = -30.89 ± 5.62 ‰, dD = -285.88 ± 12.82 ‰, d_exc = -28.79 ± 32.53 ‰), которые не характерны для атмосферных осадков, льдов и вод региона. Они испытывают наибольшие вариации по величине d¹⁸O - от -24 ‰ в г. Якутске до -37 ‰ на расстоянии 25 км от его центра; величина dD изменяется от -255.4 до -285.9 ‰, d_exc возрастает от -80 до +11.5 ‰. Изотопные и химические составы исследованных осадков указывают на значительную долю техногенного водяного пара, поступающего в атмосферу при сжигании углеводородного топлива. На основе модели гауссовской смеси и дейтериевого эксцесса исследованных проб установлено, что в кристаллической изморози доля техногенной воды вблизи теплогенерирующих станций составляет 26-32 %, в центральной части города 13-18 %, на окраинах 6.5-8.8 %; в поверхностном слое снежного покрова составляет 5-6 % в центральной части Якутска и уменьшается к окраинам до 1 % и менее.

Дано обоснование выбора способов и устройств для физического лабораторного моделирования процесса промерзания и пучения грунтов с целью исследования их пучинистых свойств, а также параметров процесса промерзания для верификации разрабатываемых математических методов моделирования процесса. Рассматриваемые методы позволяют в промерзающих грунтах задавать и контролировать в автоматизированном режиме динамику температурного состояния, потоков тепла и воды, деформаций пучения и усадки, влажности и плотности, порового гидравлического давления и сегрегационного льдовыделения путем применения цейтраферной видеосъемки, моделирования внешних механической и гидравлической нагрузок.