Главная – Журналы – Поиск по журналам

Определение изотопического сдвига колебательных уровней энергии молекул представляет актуальную задачу молекулярной спектроскопии. Детальная информация о колебательно-вращательном энергетическом спектре необходима, например, для лазерного разделения изотопов. В настоящей работе предложен расчетный метод, основанный на теории возмущений высоких порядков и суммировании рядов методом квадратичных аппроксимантов Паде-Эрмита. Метод применяется для определения изотопических сдвигов колебательных уровней энергии всех стабильных изотопологов сероводорода. Вычисления проведены на основе ab initio внутримолекулярной потенциальной функции в рамках простой модели квартичного силового поля. Для уточнения результатов введены поправки, учитывающие ошибку ab initio данных. Результаты суммирования рядов теории возмущений совпадают с точностью 10^-10-10^-2 см^-1 с уровнями, определенными вариационным методом. Учет поправок уменьшает среднеквадратичную ошибку воспроизведения имеющихся экспериментальных значений уровней до 3,5 см^-1 (0,3%). Результаты расчетов можно использовать для решения различных задач атмосферной спектроскопии, астрофизики, геохимии и в других областях науки, связанных с анализом спектров изотопозамещенных молекул.

Атмосферные ионы играют важную роль в процессах образования аэрозольных частиц и влияют на здоровье населения. Однако данных об их концентрации на территории России крайне мало. Для восполнения этого пробела в обсерватории «Фоновая» с июля 2019 г. был начат мониторинг содержания ионов. Проведенный анализ показал, что с июля 2019 г. по май 2024 г. концентрации отрицательных и положительных аэроионов находились в пределах 220-720 см^-3. У отрицательных ионов имеется тренд +7%/год, а у положительных -1,2%/год. У ионов обоих знаков наблюдается достаточно четкий годовой ход с максимумом в летнее время и минимумом в зимнее. Средний многолетний суточный ход свидетельствует, что концентрации ионов обоих знаков изменяются синхронно: минимум наблюдается в утренние часы, максимум - в послеполуденное время. Полученные данные позволяют уточнить роль ионов в атмосферных процессах.

Снеговой покров в умеренных и северных широтах Евразии накапливает атмосферные выпадения в течение зимы. Анализ микроэлементного состава снегового покрова позволяет оценить уровень аэрозольного загрязнения атмосферы. Обычно оценки проводятся относительно средних фоновых концентраций элементов. Однако в малоизученном регионе можно ошибиться в выборе фоновых точек. В работе предлагается в качестве точки отсчета использовать верхний предел геохимического фона (upper limit of geochemical baseline variation - ULBL), который учитывает естественное и контролируемое антропогенное поступление элемента и определяется как сумма 75-квантиля распределения концентраций элемента и разницы между 75- и 25-квантилями, умноженной на 1,5. С помощью предложенного подхода в г. Тобольске выявлено загрязнение микроэлементами Ag, Sn, Hg мест, которые априори рассматривались как фоновые; на расстоянии 9-26 км от промышленной площадки обнаружена зона загрязнения тяжелыми металлами; определены условно «чистые» точки с содержанием микроэлементов, не превышающим ULBL. Использование ULBL в качестве нормы позволяет объективно оценить загрязнение территории по результатам разовой снегомерной съемки.

Представлены результаты лидарных измерений вертикального распределения оптических характеристик пылевого аэрозоля из пустыни Гоби в свободной и нижней тропосфере г. Владивостока. В качестве инструмента исследования использован аэрозольно-рамановский лидар с кроссполяризационным каналом, позволяющий получать вертикальные профили набора (3β + 2α + δ). Высокие значения аэрозольного деполяризационного отношения (δ_а = 0,13÷0,24), характерные для пылевых аэрозольных частиц субмикронного размера, отмечены в интервале высот 3,00-4,25 км. Этому интервалу соответствовали и низкие значения параметра Ангстрема (Å = 0,5), и высокие значения альбедо однократного рассеяния ω = 0,98÷0,99. Комплексный показатель преломления ( m = m_r + i × m_i ) в пылевом слое имел характерные для пылевых частиц значения m_r = 1,48÷1,56; m_i = 0,001. Эффективный радиус варьировался в пределах 0,2-0,4 мкм с максимальным значением на высоте 3,8 км. Функция распределения объемов частиц по размерам в пылевом слое имеет хорошо выраженную двумодальную структуру с незначительным превышением грубодисперсной моды над мелкодисперсной. Модальный радиус грубодисперсной фракции равнялся 0,8 мкм, а мелкодисперсной - 0,18 мкм.

Стратосферный аэрозоль, главным компонентом которого являются вулканические выбросы - один из основных факторов, влияющих на климатообразование планеты. Роль аэрозоля, образовавшегося при лесных пожарах и проникшего в стратосферу, явно недооценена. Учет влияния такого аэрозоля в климатических моделях приводит к большим неопределенностям и подчеркивает необходимость более глубокого изучения этого явления. В работе представлены результаты лидарного мониторинга динамики стратосферного аэрозоля над Томском в 2025 г. с акцентом на исследование возмущений аэрозольного компонента стратосферы, вызванных лесными пожарами. Методом наземного лидарного зондирования в июне 2025 г. были обнаружены аэрозольные слои в стратосфере над Томском на высоте 10-17 км. С помощью траекторного анализа и спутниковой информации о пожарах показано, что вероятным источником наблюдаемых слоев могли быть продукты горения, в том числе сажа, которая была занесена в стратосферу пирокумулятивными облаками, образовавшимися в конце мая - начале июня 2025 г. в области мощных лесных пожаров, охватывающей части территории Канады и США. Полученные результаты представляют интерес для исследования климатических изменений региона Западной Сибири.

В связи с проблемой глобального потепления, вызванной ростом концентрации парниковых газов в атмосфере, актуальной является задача оценки потенциала различных экосистем для секвестрации атмосферного СО₂ как в региональном, так и в глобальном масштабах. В работе рассмотрен баланс природных потоков углекислого газа на всей территории Свердловской области. Впервые получена интегральная оценка нетто-поглощенного из атмосферы СО₂ региональными экосистемами за 2020-2022 гг. с помощью оригинальной модели машинного обучения NorthFlux, где в качестве входных данных выступают спектры подстилающей поверхности, регистрируемые спутниковым сенсором MODIS, метеоданные ретроспективного климатического анализа и спутниковые данные по классификации растительности подстилающей поверхности. Информация о величине антропогенной эмиссии СО₂ взята из кадастра выбросов парниковых газов в Свердловской области. Для оценки трансграничного переноса углекислого газа использовалось балансное уравнение для потоков СО₂ в атмосферном столбе и данные по среднегодовой скорости роста концентрации СО₂ в атмосфере региона, полученные при наземном зондировании ИК-Фурье-спектрометром высокого разрешения Bruker IFS 125M в Коуровской астрономической обсерватории в 2012-2024 гг. Установлено, что секвестрация атмосферного СО₂ экосистемами Свердловской области составляет от 10,9 до 15,2%, а его перенос за границы области в соседние регионы (трансграничный перенос) - от 72,5 до 76,7% от количества ежегодных промышленных выбросов СО₂ на территории области. Модель машинного обучения NorthFlux может быть полезна для оценки секвестрационного потенциала экосистем других регионов планеты.

Большинство численных моделей переноса загрязняющих веществ, в частности радионуклидов, используют в качестве внешних параметров результаты гидродинамических моделей. В настоящей работе предлагается методика анализа качества полей ветра, прогнозируемых гидродинамической моделью, для конкретной транспортной модели и данных измерений в трассерном эксперименте «Кинкейд». Суть методики состоит в том, что в поля ветра вносятся нормированные случайные возмущения и анализируются предельные величины модуля скорости и направления ветра, позволяющие получать прогнозы переноса примесей, удовлетворяющие критериям качества. Эталоном для оценки качества расчетов концентраций атмосферных загрязнений служат данные измерений на специализированной частой сети станций эксперимента «Кинкейд». Результаты работы могут быть полезны при испытаниях любой транспортной модели, использующей результаты расчета ветра гидродинамическими моделями.

Для визуализации в видимом спектре процессов в прозрачных только для ИК-излучения средах необходимы активные преобразователи излучения ИК-спектра в видимое. В настоящей работе представлены результаты математического моделирования преобразования ИК-излучения в видимое, основанного на конкуренции между переходами в активных средах на парах марганца. В основе используемого подхода лежит пространственно-временная кинетическая модель активной среды. Проведена оценка коэффициента преобразования в непрерывном и импульсном режимах входного ИК-сигнала для широкого спектра его мощности, а также различных частот следования импульсов (от 2 до 20 кГц). Показано, что оптимальными для такого преобразования являются импульсный режим и частота следования импульсов меньше, чем оптимальная с точки зрения мощности усиленного спонтанного излучения. Измеримый коэффициент преобразования составляет более 10 для газоразрядной трубки среднего размера. Результаты свидетельствуют о возможности использования бистатической схемы лазерного монитора с активными средами на парах марганца для получения негативного изображения в видимом диапазоне процессов в среде, прозрачной для ИК-излучения, т.е. для создания импульсного узкополосного преобразователя ИК-сигнала в видимый.

Основная проблема при наблюдении малоразмерных (малозаметных) космических объектов наземными оптическими телескопами связана с влиянием атмосферы при прохождении через нее излучения от таких объектов. В работе рассмотрены особенности наблюдения при длинной экспозиции малоразмерных космических объектов путем регистрации короткоэкспозиционных изображений лазерной опорной звезды и последующего их суммирования в фокальной плоскости телескопа. На основе корреляционного анализа исследована связь между случайными смещениями изображения наблюдаемой лазерной опорной звезды и прогнозируемым положением малоразмерного космического объекта. Показано, что достаточным условием нахождения их взаимного положения является отношение модулей энергетических центров тяжести изображений как двух коррелированных гауссовых случайных величин, которое имеет распределение плотности вероятности Коши. Приведены результаты расчетов для моностатической и бистатической схем формирования лазерной опорной звезды.

Исследована эффективность мер охраны и крепления выработок, расположенных в массивах калийных солей на больших глубинах на примере Старобинского и Петриковского месторождений. Рассмотрены различные технологии применения мер охраны выработок. Выявлено, что вследствие формирования в окрестности контура выработок блочных структур и образования зон нарушения сцепления породных масс, нарезка компенсационных щелей в зависимости от условий может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на устойчивость подземной выработки. Технология разгружающей выработки позволяет существенно уменьшить размеры зон предельного состояния в породном массиве в приконтурной зоне выработки. Предложена модель сдвижения блоков, в рамках которой показано, что взаимные сдвижения блоков в окрестности контура выработки более 1 - 2 мм могут стать причиной динамического обрушения блока в выработанное пространство. Анкерную крепь рекомендуется устанавливать сразу после обнаружения нарушения сцеплений по поверхностям скольжения.