Главная – Журналы – Оптика атмосферы и океана 2014 номер 2

Рассмотрен метод активной фазовой синхронизации лазерных источников в многоканальной лазерной системе на основе алгоритма Гершберга–Сэкстона. Предложена стратегия восстановления фазовой информации, основанная на методах глобальной оптимизации. Проведено численное моделирование системы для различного числа фазируемых каналов.

Техника лазерной опорной звезды при коррекции атмосферных искажений для астрономических систем в настоящее время уже нашла достаточно широкое применение. Как правило, формирование лазерной опорной звезды осуществляется путем фокусировки лазерного излучения с Земли, при этом ее угловое положение испытывает случайные флуктуации, поэтому она не может быть использована для коррекции общего наклона волнового фронта. Вопрос о влиянии флуктуации положения опорной звезды на характеристики высших аберраций фазовых флуктуаций оставался открытым. В приближении метода Гюйгенса–Френеля рассмотрено влияние флуктуаций положения лазерной опорной звезды на остаточные искажения при коррекции высших модовых составляющих флуктуаций фазы. Показано, что определяющим параметром задачи является отношение диаметра апертуры оптической системы (телескопа) к среднеквадратическому значению положения центра тяжести фокусированного лазерного пучка.

Приводятся экспериментальные данные, показывающие корреляцию сигналов обратного рассеяния света на длине волны 532 нм с параметрами, определяющими содержание плазмы в ночном слое F₂ ионосферы. На основании проведенного анализа лидарных данных и геофизической обстановки обсуждается гипотеза о возможной роли высоковозбужденных ридберговских атомов в формировании лидарных отражений на ионосферных высотах.

Представлены результаты лидарного зондирования аэрозольных слоев, образовавшихся в стратосфере после падения Челябинского метеорита 15 февраля 2013 г. Аэрозольные слои были зафиксированы на высотах от 34 до 42 км в Москве, Обнинске и Якутске в конце февраля — начале марта. Метеоритное происхождение слоев установлено методом траекторного анализа.

Исследованы возможности применения обертонного СО–лазера для лидарных измерений профилей температуры и влажности атмосферы методом дифференциального поглощения в средней ИК–области спектра. Определены длины волн, перспективные для лидарных измерений метеопараметров. Проведен расчет пространственно– и спектрально–разрешенных лидарных сигналов и случайных ошибок восстановления профилей с помощью предложенных длин волн.

В июле–августе 2012 г. в г. Томске с помощью поляризационного спектронефелометра был выполнен цикл измерений коэффициентов направленного аэрозольного рассеяния в условиях экстремально плотной дымовой мглы лесных пожаров в Сибири. Дисперсный состав мглы содержал микродисперсную (с радиусами < 150 нм) и среднедисперсную (с максимумом объемного распределения около 350 нм) фракции частиц. Эффективный радиус частиц составил около 220 нм. Дымовая мгла характеризовалась слабым поглощением: значения показателей поглощения микродисперсных и среднедисперсных частиц равнялись ~ 0,038 и ~ 0,012 соответственно. Среднее значение альбедо однократного рассеяния на длине волны 525 нм составило около 0,91. В плотной дымовой мгле наблюдалась высокая корреляционная связь между объемными коэффициентами обратного рассеяния и ослабления, свидетельствующая в пользу применимости однопараметрической модели для описания оптико-микрофизических свойств задымленной атмосферы. При «распаде» дымовой мглы (в периферийных зонах дымовых шлейфов) возрастает оптический вклад микродисперсной фракции, проявляющийся в увеличении показателя поглощения микродисперсных частиц до ~ 0,5 и в уменьшении альбедо от 0,91 до 0,84.

Обсуждаются вопросы, имеющие первостепенное значение для понимания природы климатических изменений в XX в., и основные физические процессы, ответственные за эти изменения. Рассматривается возможная роль солнечной активности в изменениях климата на Земле в прошлом и будущем. Показано, что физические механизмы, которые могут обеспечить влияние солнечной переменности на погоду и климат, сводятся к регулированию потока энергии, уходящего от Земли в космос в высокоширотных областях. Рассмотрены особенности отклика теплового и динамического режимов Мирового океана и атмосферы на изменение солнечной активности, процессов в атмосфере, океане и криосфере. Приведены и обсуждаются результаты анализа закономерностей и особенностей реакции тропосферы и температуры поверхности океана как на отдельные гелиогеофизические возмущения, так и на долговременные изменения солнечной и геомагнитной активности.

Проанализирована концепция антропогенной обусловленности наблюдаемых глобальных климатических изменений. Показано, что недостатки современных подходов к моделированию глобального климата принципиально неустранимы, что делает невозможными получение с их помощью сколько-нибудь обоснованных выводов и предсказаний. Предложена альтернативная малопараметрическая энергобалансовая модель глобальной температуры и с ее помощью выполнена оценка сравнительного вклада основных парниковых газов в ее изменчивость. Обоснован перечень дополнительных факторов, включая астрономические, которые необходимо учитывать при анализе и диагностике наблюдаемых долговременных изменений среднеглобальной температуры.

Проведен сравнительный анализ разновременных изображений территории Западной Сибири, сделанных со спутника SMOS радиометром MIRAS на частоте 1,42 ГГц. Для валидации и калибровки спутниковых данных проведены наземные измерения физических параметров подстилающей поверхности. В качестве тестового полигона выбрана Кулундинская равнина, расположенная в степной части Алтайского края. С использованием спутниковых и наземных данных выявлены переувлажненные и заболоченные территории, тяготеющие к соленым и горько-соленым озерам.

Рассмотрено влияние солнечной активности на изменения температуры Мирового океана. Представлены результаты анализа изменения температуры поверхности океана (ТПО), охватывающие временной период с 1854 по 2012 г., и их связи с вариациями солнечной активности. В качестве характеристики солнечной активности выбран аа–индекс геомагнитной активности. Выявлены и обсуждаются закономерности связи изменений ТПО и аа–индекса. Обнаружено, что связь между изменениями ТПО и аа–индекса характеризуется значительной пространственно-временной неоднородностью и носит региональный характер. Установлено, что наиболее значительный вклад солнечной активности в изменения ТПО наблюдается в период с 1910 по 1940 гг., когда тренд возрастания геомагнитной активности наблюдался как в максимальных, так и минимальных значениях.

Выполнен морфологический анализ ионограмм слабонаклонного зондирования. На ряде ионограмм помимо основного трека появляется дополнительный трек, называемый «серпом», который обычно свидетельствует о наличии перемещающегося ионосферного возмущения. Для зимнего и летнего времени 2011–2012 гг. исследованы: частотность появления серпов на ионограммах в зависимости от времени суток, среднее время жизни, их морфологические особенности. Учащенный режим получения ионограмм в точке приема (интервал — 1 мин) позволил проследить динамику и эволюцию серпов. Использование обширного статистического материала при обработке дало возможность выявить высокую частотность и сезонные особенности появления перемещающихся ионосферных возмущений.

На примере радиохимического завода Сибирского химического комбината проведен теоретический расчет радиоизлучения из шлейфа выброса предприятия на частотах 1420 и 1665–1667 МГц. Проведено сравнение расчетных и экспериментальных данных мощности излучения из шлейфа выброса радиохимического завода. Выполнено сравнение мощности радиоизлучения из шлейфов выбросов атомной электростанции и радиохимического завода.

Экспериментальные наблюдения за вистлерами, проведенные в июле 2011 г. в обсерватории «Паратунка» (53,02°с.ш., 158,65°в.д.; L = 2,3) и совпадающие по времени с экспериментами по программе HAARP (62,30°с.ш., 145,30°з.д.; L = 4,2), позволили обнаружить их нестандартную форму, вероятнее всего обусловленную амплитудной модуляцией электромагнитными импульсами длительностью около 1 с с частотой заполнения ≈ 1,1 кГц.