Дан анализ возможностей пространственно-временной фильтрации корреляционной функции интенсивности лазерного пучка в турбулентной атмосфере в режиме сильных флуктуаций. Показано, что, несмотря на значительные искажения в высокочастотной области пространственно-временного спектра по сравнению с режимом слабых флуктуаций интенсивности, увеличение временного разноса кадров позволяет разделить вклады от различных участков трассы. Показано, что характерные масштабы спектральных откликов заметно отличаются для разных точек трассы, что делает возможным извлечение информации о профиле ветра.
Изучен класс энергетических световых структур в физике нелинейных волн – дифракционно-лучевые трубки в самофокусирующей диссипативной среде. Показано, что их взаимодействие вдоль дистанции распространения мощного фемтосекундного лазерного изучения формирует устойчивые по физическим характеристикам области локализации световой энергии – филамент и постфиламентационнный световой канал, а также энергетически консервативную периферию. Стабилизация границ филамента и канала обеспечивается дополнительным, имеющим дифракционную природу, поджатием со стороны периферии. С использованием данной концепции объяснены зависимости длины филаментации лазерного импульса от мощности и радиуса пучка, факт сохранения высокой интенсивности в постфиламентационном световом канале.
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.
Дано приближенное решение задачи о двуосном растяжении толстой пластины (плоская деформация) с круговым отверстием из упрочняющегося упругопластического материала. Используется теория пластического течения при трансляционном упрочнении, предложенная А. Ю. Ишлинским. Решение проведено методом малого параметра.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
