Главная – Журналы – Поиск по журналам

Водяной пар является значимой компонентой атмосферы Земли. Оценка вклада водяного пара в радиационный баланс Земли на протяжении десятилетий остается актуальной задачей. В настоящей работе на основе результатов ранних Фурье-измерений поглощения излучения водяным паром при самоуширении и уширении воздухом в полосе поглощения с центром ~ 1600 см^-1 в температурном диапазоне 296-340 К впервые восстановлены спектры «self»- и «foreign»-континуума водяного пара при температурах 310, 325 и 340 К в исследуемой полосе поглощения. Обработка спектров произведена с использованием спектроскопической базы данных HITRAN2020. Восстановленные величины поглощения имеют характерные для «self»- и «foreign»-континуума спектральные и температурные зависимости. Проведено сравнение полученных нами данных с полуэмпирической моделью континуума MT_CKD и полуэмпирической моделью димеров воды ( Simonova A.A., Ptashnik I.V., Shine K.P. Semi-empirical water dimer model of the water vapour self-continuum within the IR absorption bands // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2024. V. 329. P. 109198-1-19. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2024.109198). Результаты работы важны как с фундаментальной точки зрения - в рамках молекулярной спектроскопии, так и с прикладной - в задачах атмосферного моделирования и дистанционного зондирования.

Проведен анализ биооптических параметров морей Дальневосточного региона, получаемых по данным радиометра MODIS/AQUA. Сравниваются результаты работы двух основных алгоритмов атмосферной коррекции, основанных на следующих предположениях: отсутствие восходящего от воды излучения в ближней инфракрасной области спектра (NIR) и стабильность формы спектра морской воды в этой области (MUMM). Верификация проводилась по данным японских и корейских станций AERONET-OC. Рассмотрен подход к улучшению результатов атмосферной коррекции MUMM - региональная модификация индексов цветности. MUMM-коррекция с модификацией не уступает коррекции NIR по точности расчета концентрации хлорофилла а . Обнаружено, что рекомендуемая NIR-коррекция приводит к отрицательным коэффициентам отражения Rrs на длине волны 412 нм, что соответствует акваториям с высокой трофностью в 10% случаев и завышает концентрации хлорофилла а в среднем в 1,8 раза. Предлагаемая коррекция индексов цветности не приводит к отрицательным значениям коэффициентов отражения Rrs; индексы цветности в синей области спектра имеют значительно меньшие погрешности, чем при NIR-коррекции. Предлагаемый подход позволяет получать более надежные оценки биооптических параметров моря по спутниковым данным.

Работа посвящена исследованию роли слияния облаков в формировании опасных явлений погоды. Рассмотрены характеристики конвективного облака, сформировавшего очень интенсивные осадки в г. Санкт-Петербурге и Ленинградской области 1.07.2023 г. Для анализа были использованы данные измерений радиолокатора ДМРЛ-С, весовых осадкомеров Pluvio² 200 и двух систем определения местоположения грозовых разрядов. Появление и развитие изучаемого кучево-дождевого облака были связаны со слиянием двух конвективных облаков, которые в своем развитии постепенно сближались, перемещаясь по направлению к Санкт-Петербургу с юго-запада. Измерения показали, что слияние привело к взрывному росту вершины объединенного облака, которая достигла высоты 13,4 км, значительному увеличению максимальной отражаемости от облака - до 69 дБZ, объемов его переохлажденной части, объемов облака с крупой и градом, интенсивности осадков до 140 мм/ч и частоты молний. Зафиксировано появление «облачного моста». Показано, что он состоял из частиц ледяной крупы и мокрого снега. Полученные результаты указывают на важность учета слияния облаков при наукастинге опасных явлений погоды.

Для корректной оценки потоков парниковых газов и глобального цикла углерода остро необходимы хорошо обеспеченные данные об источниках и стоках парниковых газов в системе «поверхность - атмосфера» на различных природных объектах. В статье впервые обобщены результаты судовых измерений концентрации углекислого газа в поверхностной воде по всей акватории озера Байкал, полученные в восьми весенних циклах. Именно весенний период представляет особый интерес для исследований, поскольку из-за большой географической протяженности озера с юга на север после вскрытия ледового покрова идет постепенный прогрев воды, что дает возможность за ограниченную по времени экспедицию провести измерения в условно разные «сезонные периоды». Показано, что на фоне межгодовой изменчивости пространственного распределения концентрации СО₂ в поверхностной воде в этот период она устойчиво снижается от Южной котловины озера к Северной и растет по мере удаления от прибрежной зоны (до глубин менее 200 м) к центральной части акватории. Результаты исследования представляют интерес для специалистов по проблемам климата, а также биологов, поскольку углекислый газ - один из неотъемлемых компонентов углеродного цикла в процессе фотосинтеза водного планктона в воде Байкала.

Работа посвящена исследованию влияния аэрозолей на различные процессы в атмосфере, в частности формирование конвективных облаков и их электризацию. Рассмотрены частные случаи гроз на территории Красноярского края в период лесных пожаров. Данный регион характеризуется наибольшим среди регионов России риском учащения лесных пожаров, связанным с изменением климата. Для выбора грозовых событий проведены анализ молниевой активности на выбранной территории с 2015 по 2022 г. и ее сопоставление с данными о лесных пожарах. Представлена серия численных экспериментов по моделированию гроз с помощью модели WRF с различными концентрациями аэрозольных частиц в атмосфере. На основе результатов моделирования рассчитаны электрические параметры облаков. Для поиска корреляций между плотностью молниевых разрядов и параметрами конвективных систем предложены методы оценки молниевой активности по объему грозовых ячеек с заданной радиолокационной отражаемостью и площади области с высоким электрическим потенциалом. Выявлено, что рост аэрозольной нагрузки в атмосфере приводит к увеличению времени развития конвекции. Показано существенное влияние концентрации аэрозолей на максимальное значение электрического потенциала при практически неизменной максимальной радиолокационной отражаемости. Полученные результаты могут быть использованы для развития фундаментальных представлений о связи молниевой активности и лесных пожаров, а также для решения прикладных задач социально-экономической сферы, в том числе для совершенствования методов прогнозирования молниевой активности.

Рассматривается задача идентификации источников атмосферных выбросов по данным дистанционного зондирования. Предложен алгоритм ее решения на основе трехмерной по пространству модели переноса примесей и нелинейной модели измерений, представляемой в виде «дифференцируемого черного ящика». Алгоритм основан на операторах чувствительности и ансамблях решений сопряженных уравнений. Выполнено тестирование алгоритма на реалистичном сценарии идентификации источников сажи для Байкальского региона по модельным данным, соответствующим спутниковым измерениям платформы Terra/MODIS, показавшее его применимость. Дополнительно предложена декомпозиция алгоритма по данным измерений, позволившая уменьшить относительную ошибку восстановления функции источника на 12% по сравнению с версией без декомпозиции. Результаты исследования могут быть использованы при создании систем обработки данных дистанционного зондирования.

В задачах дистанционного зондирования атмосферы, особенно при интерпретации лидарных сигналов от перистых облаков, ключевую роль играет точность моделирования рассеяния света на несферических хаотически ориентированных ледяных частицах. Приближение физической оптики, несмотря на свою вычислительную эффективность, не всегда обеспечивает достаточную точность, особенно в случаях, когда размеры частиц сопоставимы с длиной волны излучения. Это создает систематическую погрешность в базах данных матриц рассеяния, используемых для обратных задач. В нашей работе рассматривается применение метода дискретных диполей для верификации приближения физической оптики. Основное внимание уделено сравнению результатов, полученных на длинах волн 0,532 и 1,064 мкм на частицах различных форм и размеров от 2 до 8 длин волн. Применение приближения физической оптики в данном случае приводит к относительной погрешности до 20% в определении линейного деполяризационного отношения, а также к занижению интенсивности обратного рассеяния в два раза. Полученные результаты позволяют уточнить границы применимости приближения физической оптики и внести коррективы в существующие базы матриц рассеяния. Это, в свою очередь, повысит точность интерпретации лидарных измерений и, как следствие, качество восстановления микроструктуры облаков.

Высоконаправленный суперконтинуум (ВСК) является уникальным источником широкополосного когерентного излучения. Для создания такого источника необходима информация о параметрах и условиях его возникновения. В статье приводятся результаты экспериментального исследования условий формирования ВСК в газообразном азоте при накачке импульсом излучения на длине волны λ = 950 нм с длительностью 70 фс и энергией 3-6 мДж. Излучение накачки фокусировалось в газовую камеру сферическим зеркалом с фокусным расстоянием 75 см в условиях аберрации (угол падения излучения на зеркало - 15°). Показано, что существуют оптимальные энергия накачки 4,5 мДж и давление газа 3-4 атм. Спектральный состав ВСК охватывает диапазон от 350 до 1000 нм. Расходимость излучения ВСК является дифракционной, и наибольшая ее величина (диаметр белого пятна в дальней зоне) соответствует λ = 780 нм. Максимальная энергия - ВСК 17 мкДж. Результаты работы полезны для понимания физических механизмов, лежащих в основе возникновения ВСК, а также для разработки широкополосного источника когерентного излучения.

Проведено изучение процесса окисления водорода в присутствии сернистого газа в колебательном режиме. Выяснено, что этот процесс протекает по вырожденно-цепному механизму и существенную роль в нем играет первичный продукт превращения сернистого газа --- оксид серы (SO). Показано, что реакция окисления водорода в присутствии сернистого газа в области самовоспламенения при определенных условиях (давление, температура, состав газовой смеси, время контакта) протекает во взрывном режиме и сопровождается светоизлучением. Сравнение экспериментальных данных по окислению водорода в присутствии сернистого газа с результатами расчетов по предлагаемой модели исследуемого процесса показало хорошее совпадение. По результатам расчетов определена эффективная энергия активации реакции --- 9 200 Дж/моль

Представлены результаты экспериментального определения концентрационных пределов воспламенения смесей метан --- воздух --- водяной пар, метан --- водород --- воздух --- водяной пар с отношением объемов метана к водороду 1 : 2 и 2 : 1, монооксид углерода --- водород --- воздух --- водяной пар с отношением объемов водорода к монооксиду углерода 4 : 1 при начальной температуре 150 °C и давлении 101 кПа. Содержание водяного пара изменялось в диапазоне 0 ÷ 60 об. %. Эксперименты проводились в сферической камере объемом 100 дм³. Наличие воспламенения смеси и распространение пламени регистрировали методом съемки в инфракрасном диапазоне. Полученные в экспериментах пределы воспламенения смеси метан --- воздух --- водяной пар находятся в согласии с имеющимися в литературе данными. Зарегистрирован режим распространения пламени в водородсодержащих смесях вблизи нижнего концентрационного предела в виде сферического пламени, переходящего в тороидальный вихрь.