Главная – Журналы – Поиск по журналам

Важной задачей современной атмосферной оптики является точное описание взаимодействия света с частицами льда перистых облаков, что необходимо для интерпретации данных дистанционного зондирования, особенно при использовании поляризационных лидаров. В настоящей статье представлен уникальный банк данных (БД) матриц обратного рассеяния света для всех типичных форм кристаллов льда перистых облаков, включая агрегат из восьми гексагональных столбиков - модель, которая часто используется в исследованиях. Рассмотрен случай хаотической ориентации частицы в пространстве. Решение получено для диапазона размеров частиц от 10 до 1000 мкм для трех наиболее часто используемых длин волн излучения лидаров: 0,355; 0,532 и 1,064 мкм. Такой БД крайне важен для разработки алгоритмов интерпретации результатов лазерного поляризационного зондирования перистых облаков с использованием как наземных, так и космических лидаров. Он находится в открытом доступе в простом текстовом формате.

Рассматриваются способы повышения помехоустойчивости метода лазерной фрагментации/лазерно-индуцированной флуоресценции (ЛФ/ЛИФ) при дистанционном обнаружении поверхностных следов органофосфатов. Экспериментально показана возможность индуцирования антистоксовой флуоресценции PO-фрагментов (молекул оксида фосфора) органофосфатов из первого возбужденного колебательного состояния X ²Π ( v'' = 1) в электронно-возбужденное состояние A ²Σ⁺ ( v' = 0) лазерным излучением на длинах волн 253,891; 254,021; 255,337 и 255,484 нм вблизи кантов ветвей ( Q ₁₁ + P ₂₁), P ₁₁, ( P ₂₂ + Q ₁₂) и P ₁₂ соответственно. На примере капельно-жидких следов триэтилфосфата на бумажной поверхности определено, что при возбуждении линий ветви P ₁₂, образующих кант, обеспечивается наибольшая помехозащищенность ЛФ/ЛИФ-метода. Полученные результаты могут быть использованы при выборе оптимального способа возбуждения флуоресценции PO-фрагментов при реализации ЛФ/ЛИФ-метода дистанционного обнаружения следов органофосфатов.

Использование вихревого лазерного излучения может значительно увеличить информационную емкость каналов передачи данных в открытых системах оптической связи. Однако атмосферная турбулентность накладывает существенные ограничения на применение таких систем. В настоящей работе представлены результаты экспериментов по исследованию влияния различных условий атмосферной турбулентности на характеристики вихревого лазерного излучения. Вихревые поля формировались с помощью фазового модулятора света; начальные распределения интенсивности вихревых пучков представляли собой наборы концентрических колец. Увеличение топологического заряда приводило к увеличению числа таких колец и уменьшению их толщин. На атмосферной трассе длиной 500 м установлено, что, несмотря на одинаковые начальные размеры пучков, с ростом топологического заряда дифракционный размер пучка в конце трассы распространения возрастает, что, в свою очередь, приводит к снижению случайного блуждания энергетического центра тяжести пучка. По мере увеличения топологического заряда относительное турбулентное уширение также снижается, а уровень мерцаний увеличивается. Зависимости между топологическим зарядом пучка и радиусом пространственной корреляции турбулентных флуктуаций интенсивности обнаружено не было. Полученные экспериментальные результаты дополняют сведения об особенностях распространения вихревого лазерного излучения в турбулентной атмосфере и могут применяться при проектировании открытых систем оптической связи.

Представлены результаты анализа элементов тензора анизотропии ветровой турбулентности в приземном слое атмосферы, вычисленных с использованием экспериментальных данных в разных пунктах наблюдения. Рассмотрены их статистика, сезонный и суточный ход, зависимости от температурной и ветровой стратификации в приземном слое. Отмечена высокая степень стабильности среднегодовых значений элементов, несмотря на их существенную изменчивость за короткое время. Анализ влияния температурной и ветровой стратификации приземного слоя на элементы тензора анизотропии показал, что в наибольшей степени стратификация влияет на диагональные элементы тензора. Полученные результаты могут быть использованы при решении задач, связанных с динамическими процессами в приземном слое атмосферы и распространением оптического излучения.

Переносимый из пустынь атмосферный аэрозоль - важный фактор в океанологии, влияющий на продуктивность экосистем, глобальные биохимические циклы и климат. Исследованы основные оптические характеристики аэрозоля над Черным морем, полученные на основе результатов измерений с борта НИС «Профессор Водяницкий» (130-й и 134-й рейс) в марте - апреле 2024 и 2025 гг. Проанализированы натурные, спутниковые и модельные данные для дней с интенсивным пылевым переносом со стороны пустыни Сахара. Показано, что в момент регистрации пылевого аэрозоля над исследуемым регионом концентрации взвешенных частиц по измерениям детектора Espada М3 превышали фоновые значения более чем в три раза. Для дней с переносом пыли фотометрические данные отличались более чем в 2,5 раза от фоновых значений для региона Черного моря. Представленные результаты дополняют массив оптических характеристик атмосферы над береговой зоной и акваторией Черного моря и будут полезны при проверке точности стандартных алгоритмов атмосферной коррекции спутниковых данных.

Представлены результаты лидарного исследования термического режима средней атмосферы над Томском в 2023-2024 гг. Получено 90 профилей температуры в интервале высот от 10 до 70 км, рассчитанных на основе лидарных сигналов при зондировании атмосферы методами молекулярного (рэлеевского) и спонтанного комбинационного (рамановского) рассеяния света. Подтверждено, что характерными признаками годовой динамики вертикального распределения температуры (ВРТ) являются стратосферные потепления зимой и их разрушение весной, стабилизация ВРТ в теплый период года и дестабилизация осенью с переходом в фазу зимнего стратосферного потепления. Вертикальное распределение температуры в апреле - октябре в подавляющем большинстве случаев хорошо согласуется с модельным распределением. Полученные результаты представляют интерес для понимания климатических изменений региона Западной Сибири.

В ходе измерений на двух лидарных станциях ИОА СО РАН 5-6.02.2025 г. зафиксированы выраженные аэрозольные слои в стратосфере Томска. Анализ лидарной и дополнительной метеорологической информации показал, что в это время наблюдалось довольно редкое явление для средних широт - полярные стратосферные облака, которые влияют на разрушение озонового слоя. Построенные обратные траектории движения воздушных масс на высотах образования полярных стратосферных облаков над Томском показали, что аномально холодные воздушные массы были принесены из полярных областей Норвегии и Гренландии. Результаты работы могут быть полезны специалистам в области физики атмосферы, климатологии и охраны окружающей среды.

Озон в приземном слое воздуха в высоких концентрациях является мощным окислителем, негативно воздействующим на биологические объекты и элементы окружающей среды. Поэтому весьма актуально исследование динамики его концентрации во всех регионах планеты. В настоящей работе на основе данных годового мониторинга рассматриваются концентрации озона на территории России в 2024 г., мезомасштабные различия его содержания в отдельных регионах, вертикальное распределение по данным самолетного зондирования, проводится сопоставление с гигиеническими нормативами. Показано, что среднегодовое содержание озона в приземном слое воздуха на территории России изменялось от 17 до 92 мкг/м³, максимальные за час концентрации - от 90 до 222 мкг/м³. В фоновых условиях в годовом ходе максимум концентрации наблюдается, как правило, весной, в городских - летом. На фоновых станциях вторичный максимум концентрации озона стал заметным в начале осени. Мезомасштабные различия в концентрациях достигают 50-70 мкг/м³ и существенно меняются в течение суток и года. В большинстве пунктов измерений превышались установленные отечественным гигиеническим нормативом предельно допустимые максимальные разовые, среднесуточные и среднегодовые концентрации. Сложившаяся ситуация говорит о необходимости широко информировать население о результатах мониторинга и требует разработки природоохранных мероприятий по снижению уровня концентрации озона и его прекурсоров в приземном слое воздуха.

Для исследования характеристик и динамики стратосферных полярных вихрей необходимо корректное определение их границ. Методы оконтуривания полярных вихрей основываются главным образом на значениях потенциальной завихренности (ПЗ) или геопотенциала (ГПТ). Основная проблема прямого сравнения методов ПЗ и ГПТ заключается в том, что первый из них определяет границы вихря на изоэнтропических поверхностях, а второй - на изобарических. В настоящей работе представлен алгоритм, разработанный для адекватного сравнения результатов оконтуривания полярных вихрей с помощью данных методов. В основе алгоритма лежит проецирование границ вихря на общие для обоих методов изопотенциальные поверхности - поверхности постоянной геопотенциальной высоты. Оконтуривание антарктического полярного вихря 2019 г. по предложенному алгоритму показало: 1) в период устойчивого существования вихря (1.06-31.08.2019 г.) его площадь на изопотенциальных поверхностях, оцененная методом ГПТ, превышает площадь, оцененную методом ПЗ, на 16,17-21,20 млн км² в диапазоне геопотенциальных высот 20,89-24,37 км соответственно; 2) динамика границы и площади вихря, оцененная обоими методами, в целом схожа, однако границы вихря, полученные методом ГПТ, являются более гладкими, тогда как сильная нерегулярность границ вихря по методу ПЗ приводит к скачкообразным изменениям площади вихря. Алгоритм будет полезен при исследовании динамики полярных вихрей от начала их формирования до момента разрушения в обоих полушариях.

В условиях деградации земель и усиления дефляционных процессов актуальной задачей является разработка эффективных методов мониторинга атмосферно-почвенных процессов. В работе описаны система автономного мониторинга САМ-В, разработанная ИМКЭС СО РАН (г. Томск), и возможности ее применения. Преимуществами САМ-В являются: отечественное программное обеспечение, позволяющее проводить сбор данных с заданной периодичностью, вариабельность комплектации, простота транспортировки и монтажа, а также точность измерений. Система была установлена учеными ФНЦ агроэкологии РАН на локальном очаге дефляции площадью 182,6 га в Республике Калмыкия. Полученные почвенно-атмосферные показатели планируется использовать для анализа эоловых процессов с целью научного обоснования фитомелиоративных мероприятий по восстановлению деградированных земель, в том числе на других научных объектах.