Теоретически рассмотрена проблема транспортировки энергии мощного лазерного излучения на длине волны 10,6 мкм в атмосфере в условиях проявления ее тепловой и ветровой нелинейностей. Исследованы мощностные характеристики непрерывного и импульсно-периодического излучения при распространении на приземной километровой атмосферной трассе при жесткой фокусировке на приемник. Определены основные факторы, оказывающие наибольшее влияние на распространение силового излучения. Установлено, что при использовании цуга маломощных коротких импульсов с достаточно высокой частотой следования за счет эффекта светоиндуцированного «просветления» газовой среды удается снизить нежелательное влияние тепловой дефокусировки. Обсуждаются вопросы масштабирования оптических трасс с точки зрения их эквивалентности по проявлению эффектов тепловой нелинейности.
Представлен алгоритм моделирования распространения лазерного пучка в турбулентной атмосфере в условиях теплового самовоздействия для случая, когда пучок формируется многоэлементной апертурой. Рассматривается когерентное и некогерентное сложение элементарных полей многоэлементной апертуры. На основе численного моделирования проанализированы свойства многоэлементного пучка в сравнении с эквивалентным гауссовым пучком. Показано, что при когерентном сложении в результате суперпозиции полей, формируемых отдельными элементами выходной апертуры, возникает сложная дифракционная картина. Средние значения максимальной интенсивности, как гауссова пучка, так и многоэлементного пучка, мало отличаются друг от друга, когда параметр нелинейности Nc > 1. В условиях сильной турбулентности и сильной нелинейности интегральные характеристики излучения многоэлементных пучков близки к характеристикам гауссова пучка, эффективный размер которого определяется размерами многоэлементного пучка. Интенсивность многоэлементных пучков в турбулентной атмосфере флуктуирует при некогерентном сложении полей меньше, чем при когерентном.
В.И. КОЗИНЦЕВ, С.Е. ИВАНОВ, М.Л. БЕЛОВ, В.А. ГОРОДНИЧЕВ
Ключевые слова: мгновенная скорость и направление ветра, лазерный дистанционный метод
Страницы: 381-384 Подраздел: ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ АТМОСФЕРЫ, ГИДРОСФЕРЫ И ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ
Рассмотрен лазерный метод приближенного измерения мгновенной скорости и направления ветра в атмосфере. Показано, что анализ пространственных реализаций объемного коэффициента обратного аэрозольного рассеяния атмосферы позволяет получить приближенное значение мгновенной скорости ветра с погрешностью ~ 20–30% для модуля и ~ 25–30° для направления ветра.
Впервые в приближении физической оптики получено численное решение задачи рассеяния света на хаотически ориентированных гексагональных кристаллах. Показана возможность определения размеров и формы гексагональных ледяных кристаллов перистых облаков по величине деполяризационного отношения лидарных сигналов.
Обратная задача атмосферного переноса решалась в приложении к оценке среднемесячных приземных потоков СО2 для 2009 г. с использованием наземных наблюдений СО2, а также начиная с июня 2009 г. с использованием наблюдений со спутника GOSAT. Поправки к полям потоков для интересующего нас вида источника описываются как линейная комбинация принципиальных компонент соответствующих полей газообмена на поверхности. Для расчета атмосферного переноса используется совмещенная эйлерово-лагранжева модель (GELCA model). В связи с тем что используется большое количество наблюдений (3000–5000 в месяц), для решения обратной задачи была выбрана методика калмановского сглаживания с фиксированной длиной окна ассимиляции, которая позволяет оценивать месячные потоки последовательно, в соответствии с выбранным размером окна ассимиляции. Результаты расчетов представлены в виде двумерных полей среднемесячных потоков, а также перерассчитаны для выбранных регионов. Расчеты показывают существенное уменьшение оценки неопределенности потоков при использовании наблюдений со спутника GOSAT.
Сделан анализ основных спектроскопических факторов, влияющих на моделирование атмосферного радиационного переноса в полосах поглощения метана в ближнем ИК-диапазоне, которые используются в задачах определения общего содержания метана в атмосфере по данным измерений атмосферных солнечных спектров. Рассмотрены влияние неопределенности параметров линий поглощения метана и водяного пара в современных спектроскопических банках данных и различия в моделях внеатмосферного спектра солнечного излучения. Сделано сравнение с измеренными атмосферными спектрами.
Представлена информационно-вычислительная система (ИВС) «SoRad» для исследования спектрально-угловых характеристик солнечной радиации. Подробно описываются структура и основные задачи системы, модель атмосферы, в рамках которой выполняются радиационные расчеты, а также разработанная для этой предметной области реляционная модель данных. Приводится описание интерфейса клиентского приложения, его функций, алгоритма работы с приложением по наполнению базы данных. Обсуждаются вопросы, связанные с развитием функциональности ИВС за счет внешних динамически подключаемых библиотек. Получаемые в ходе массовых численных экспериментов и систематизируемые данные могут служить основой для проведения различных исследований.
В.А. ТАРТАКОВСКИЙ, А.И. КУСКОВ
Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, пр. Академический, 10/3, 634055, Томск, Россия trtk@list.ru
Ключевые слова: синхронность, существенные признаки, вынуждающее воздействие
Страницы: 414-421 Подраздел: АТМОСФЕРНАЯ РАДИАЦИЯ, ОПТИЧЕСКАЯ ПОГОДА И КЛИМАТ
Предложена гипотеза, предполагающая, что внешнее вынуждающее воздействие синхронизирует природно-климатические процессы и проявляется в сходстве их существенных признаков. Вводятся ортогональные составляющие процессов, отличающиеся совпадением и несовпадением существенных признаков. Теория применена для декомпозиции рядов температуры и чисел Вольфа. Обнаружено, что ортогональные составляющие температуры в среднем формируют зоны либо положительных, либо отрицательных температур. В эти же зоны, разграниченные нулевой изотермой, попадают средние значения аналогичных составляющих ряда чисел Вольфа. Соответствие физике климатообразующих процессов подтверждается пересечением вблизи точки весеннего равноденствия графиков годового хода числа метеостанций, попадающих в зоны среднемесячных положительных или отрицательных температур. Найден новый инструмент для анализа информации, содержащейся в данных наблюдений природно-климатических процессов.
Т.С. СЕЛЕГЕЙ1, Н.Н. ФИЛОНЕНКО1, В.А. ШЛЫЧКОВ2, А.А. ЛЕЖЕНИН3, Т.Н. ЛЕНКОВСКАЯ1 1Сибирский региональный научно-исследовательский гидрометеорологический институт, 630099, г. Новосибирск, ул. Советская, 30 selegey@sibnigmi.ru 2Институт водных и экологических проблем СО РАН, Новосибирский филиал, 630090, г. Новосибирск, Морской пр., 2 slav@ad-sbras.nsc.ru 3Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, 630090, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 6 lezhenin@ommfao.sscc.ru
Ключевые слова: загрязнение атмосферы, формальдегид, высокие концентрации, метеорологические и синоптические процессы, статистический анализ, г. Томск
Страницы: 422-426 Подраздел: АТМОСФЕРНАЯ РАДИАЦИЯ, ОПТИЧЕСКАЯ ПОГОДА И КЛИМАТ
Изучено влияние метеорологических процессов на формирование уровня концентрации формальдегида в г. Томске. Показано, что высокие концентрации чаще всего устанавливаются при низком атмосферном давлении в сочетании с высокой температурой воздуха. Влияние относительной влажности невелико. Слабые осадки способствуют уменьшению концентрации. Определена величина фонового загрязнения формальдегидом атмосферы города, обусловленная постоянно действующими антропогенными и природными источниками. Предложена группировка всевозможных типов синоптических процессов в пяти компактных классах, служащих признаками возможного формирования высоких концентраций формальдегида.
Численно исследованы методы управления поверхностью широкоапертурного 61-элементного адаптивного зеркала, применяемого в оптической схеме лазерной установки «Луч», основанные на использовании для расчета управляющих напряжений стохастического параллельного градиентного (СПГ) алгоритма и метода наименьших квадратов (МНК). Найдены предельные возможности адаптивного зеркала по компенсации аберраций лазерного пучка. Установлено, что СПГ-алгоритм способен практически полностью реализовать потенциал адаптивного зеркала по концентрации энергии в пятне фокусировки. Применяя СПГ-алгоритм, можно получить более эффективную коррекцию аберраций лазерного пучка по сравнению с реализованной в эксперименте при стандартном управлении адаптивным зеркалом на основе измерения фазы датчиком волнового фронта. Предложен комбинированный метод управления адаптивным зеркалом на основе СПГ-алгоритма и МНК, который дает возможность получения доли лазерной энергии в дифракционном угле ~ 40% и числа Штреля на уровне 0,4.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
