Главная – Журналы – Оптика атмосферы и океана 2022 номер 8

Исследуется возможность определения ориентации молекул Н₂О, адсорбированных на поверхности нанопор аэрогеля SiO_2. Выполнен квантово-химический расчет энергии взаимодействия свободной молекулы Н₂О с молекулами Н₂О, адсорбированными на поверхности нанопоры при их хаотической и упорядоченной ориентации. Проведен анализ экспериментальных данных по уширению колебательно-вращательных линий поглощения Н₂О в нанопорах аэрогеля. Показано, что экспериментальные данные соответствуют модели упорядоченно ориентированных молекул Н₂О на поверхности нанопор.

В спектральной области 3760-4160 см^-1 на Фурье-спектрометре IFS 125HR зарегистрированы линии поглощения молекулы воды, уширенные давлением углекислого газа. Определены коэффициенты уширения и сдвига линий поглощения H₂O для контуров линий Фойгта и модифицированного профиля Фойгта, учитывающего зависимость уширения от скоростей сталкивающихся молекул, что позволило получить новые высокоточные значения. Полученные в работе параметры линий поглощения молекулы воды, уширенных давлением углекислого газа, позволят более точно определять концентрацию H₂O в углекислотных атмосферах планет и рассчитывать эти параметры для других спектральных областей.

Представлены результаты расчета спектра полос флуоресценции монооксида фосфора (PO). Показано, что использование длин волн возбуждающего излучения вблизи кантов ветвей ( P₂₂ + Q₁₂) и P ₁₂ полосы поглощения A ²Σ⁺ ( v ′ = 0) - X²Π_3/2 ( v ″ = 0) обеспечивает спектральное разделение γ (0, 1)-полосы флуоресценции PO и колебательно-вращательного спектра комбинационного рассеяния кислорода. Экспериментально получены спектры γ (0, 1)-полосы флуоресценции PO-фрагментов диметилметилфосфоната и колебательно-вращательной полосы спонтанного комбинационного рассеяния на молекулах атмосферного кислорода при воздействии излучением KrF-лазера на длине волны 247,78 нм. Показано, что результаты расчетов формы и положения спектров флуоресценции хорошо совпадают с экспериментальными данными.

Исследован спектр поглощения ¹³CH₄ в области от 9000 до 9200 см^-1 с помощью Фурье-спектрометра Bruker IFS 125M при температурах от 208 до 296 К. Проведена идентификация линий R -ветви полосы 3ν₃¹³CH₄ до значения вращательного квантового числа J = 11. Список идентифицированных линий включает в себя девять ранее неизвестных линий с высокими значениями вращательного квантового числа. Впервые проинтерпретированы по типам симметрии ( А₁, А₂, F₁, F₂, E ) 32 уровня состояния (0030) молекулы ¹³CH₄ до J = 10.

Приведены новые данные о зависимости функции коэффициента преломления сажевых частиц от их среднего размера в видимой и ближней ИК-областях спектра, полученные методом лазерно-индуцированной инкандесценции. В настоящее время для расчета поглощения солнечного света сажевыми аэрозолями используется значение функции коэффициента преломления порядка 0,2 на длине волны 550 нм, независимо от происхождения сажевых частиц и их вариативности. Полученные данные показывают, что оптические свойства сажи зависят от размера частиц и условий их формирования, что, в свою очередь, связано со степенью их графитизации. Показано, что учет распределения по размерам частиц в сажевых аэрозолях может приводить к увеличению поглощения ими солнечного излучения по сравнению с принятыми значениями примерно в два раза.

Представлены межгодовые вариации содержания тяжелых металлов (ТМ): Co, As, Ni, Pb, Zn, Cu, Fe₂O₃, V, MnO₂, Cr, TiO₂, Sr в пробах атмосферного аэрозоля южной и центральной частей Таджикистана. Приведены статистические параметры содержания ТМ 1-го, 2-го и 4-го классов опасности в пробах пыли. Проведен корреляционный анализ концентраций некоторых ТМ. Построены обратные траектории движения воздушных масс по модели HYSPLIT, соответствующие возможному переносу загрязняющих веществ.

Показана возможность практического применения данных дистанционного зондирования для цифрового маркирования и определения площадей областей с высоким содержанием взвешенного вещества в прибрежных морских акваториях. На примере района юго-западного побережья Крыма показана связь сезонных и ситуативных ветров со случаями повышенного содержания взвеси по данным оптических спутниковых датчиков высокого и среднего разрешения в 2017-2019 гг. Отмечается более слабый по сравнению с действием ветра вклад материковых стоков, зависящий от времени года. Предложенный подход может быть полезен для оперативного картографирования динамики взвесей по спутниковым наблюдениям из нескольких источников.

Дана оценка влияния взвешенных частиц в атмосфере города на здоровье разных групп населения. Показано, что женщины в целом наиболее подвержены неблагоприятному воздействию загрязнения атмосферы твердыми частицами и экстремальных (высоких летом и низких зимой) температур воздуха. Из всех возрастных групп наиболее уязвимыми оказались женщины 65-74 года. Установлено, что наибольшую чувствительность к повышенной концентрации аэрозоля и экстремальным температурам воздуха проявили следующие группы населения: женщины 65-74 года с причинами смерти «злокачественные новообразования органов пищеварения» (коды МКБ-10 С15-С26), «злокачественное новообразование молочной железы» (код МКБ-10 С50), «острый инфаркт миокарда» (код МКБ-10 I21); женщины 34-50 лет, «неуточненные причины» (коды МКБ-10 R00-R99); женщины 75-87 лет, «стенокардия» (код МКБ-10 I20); мужчины 53-65 лет, «другие формы острой ишемической болезни сердца» (код МКБ-10 I24); мужчины 78+, «злокачественные новообразования мужских половых органов» (коды МКБ-10 С60-С63). Показано, что на общую смертность населения главным образом влияют факторы, не исследованные в настоящей работе. Для выделенных групп населения риск негативного влияния загрязняющих веществ в исследуемом регионе является значимым.

Представлены результаты мониторинга приземного озона в атмосфере Москвы в 2020 и 2021 гг. в условиях строгих ограничений, связанных с пандемией COVID-19. Эти два года существенно различались метеорологическими условиями и уровнем антропогенной нагрузки на окружающую среду. В 2020 г. в Москве наблюдался относительно низкий для мегаполиса уровень приземных концентраций О₃. Среднегодовое значение составило 28 мкг/м³, а максимальное за год - 185 мкг/м³. Это обусловлено сочетанием относительно прохладной летней погоды с низким содержанием загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. Летом 2021 г. наблюдались волны сильной жары в условиях блокирующего антициклона, дневные температуры поднимались до 35 °С. В сочетании с более высокой загрязненностью атмосферного воздуха это стало причиной необычно высоких концентраций О₃. Среднегодовое значение составило 48 мкг/м³, а максимальное годовое - 482 мкг/м³.

В настоящей работе решена задача рассеяния на ледяных кристаллах, характерных для перистых облаков, излучения гигагерцового радара (94 ГГц; длина волны 3189 мкм) и лидара (длина волны 0,355 мкм); показатели преломления льда 1,7864 + 0,0032 × i и 1,3249 + 0 × i соответственно. Матрицы рассеяния рассчитаны в рамках приближения физической оптики и приближения дискретных диполей для случая хаотически ориентированных частиц размерами от 4 до 1000 мкм. Рассчитано отношение сигналов обратного рассеяния радара и лидара в направлении назад, так называемое радар-лидарное отношение, для широкого диапазона размеров частиц для типичных форм ледяных кристаллов перистого облака. Показано, что такое отношение может быть использовано для оценивания размеров ледяных кристаллов перистых облаков.

Обсуждаются особенности эксплуатации нового автоматизированного радиационного комплекса RAD-MSU(BSRN), установленного в Метеорологической обсерватории МГУ в 2021 г. Хотя комплекс RAD-MSU(BSRN) не входит в сеть BSRN (Baseline surface radiation network), он оснащен полным набором приборов, рекомендованных для высокоточной сети радиационных измерений этой сети, включая измерения всех компонентов радиационного баланса, а также ультрафиолетовой (УФ) радиации области А, эритемной УФ-радиации и продолжительности солнечного сияния. Описано специально разработанное программное обеспечение, используемое для визуализации и обработки данных измерений, а также для оценки критериев качества данных. Показаны основные закономерности изменчивости компонент радиационного баланса и УФ-радиации в 2021 г.

Представлены результаты численного моделирования фокусировки оптического излучения на зонных пластинках (ЗП) Френеля мезоволнового размера, имеющих двуслойный профиль фазовых выступов. Показано, что размерные параметры и интенсивность пятна фокусировки чувствительны к типу конструктивного дизайна ЗП. Путем изменения высоты ступеней, а также соотношения между размером граней пластины удается значительно улучшить характеристики поля в области фокуса за счет сглаживания профиля фазы волны, формируемого отдельными слоями. Проведено сравнение со случаем традиционной бинарной ЗП.

Впервые в России проведена оценка валовой и чистой первичной биопродукции на основе многолетних серий комплексных измерений концентраций СО₂ в приводной атмосфере, поверхностной и придонной воде, а также потоков в системе «вода - атмосфера» для наиболее характерных сезонных циклов в жизнедеятельности байкальского планктона. Расчеты проведены по схеме, используемой в diel-методе. Применительно к условиям прибрежной зоны осуществлен анализ методических аспектов, неучет которых может приводить к существенной неопределенности характеристик. Показано, что в этой схеме, располагая только данными измерений концентрации CO₂, корректно оценить величину чистой первичной продукции не удается, и для периодов открытой воды ее расчет проведен по среднесуточной величине потока СО₂. Результаты оценки биопродуктивности для отдельных серий измерений в разные периоды вполне адекватно отражают основные особенности и согласуются с данными многолетних наблюдений.