bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
SPECTRA OF FLUCTUATIONS IN THE INTENSITY OF A LASER BEAM PROPAGATING THROUGH A SUPERSONIC JET
Authors: Маракасов Д.А. , Сухарев А.А. , Цвык Р.Ш.
Published: December 2024

Спектральная плотность мощности флуктуаций интенсивности зондирующего излучения fW(f) на неизобарическом участке сверхзвуковой струи полностью соответствует известным экспериментальным и расчетным спектрам для турбулентной среды, за исключением высокочастотного интервала в 1 и 2 бочках. Наклон спектра в этом интервале имеет 2 наклона известный «- 14/3» и второй – меньше. Показано, что это различие обусловлено различием и взаимосвязью скоростей движения вихревых потоков во внешнем и внутреннем слоях смешения.

The spectral power density of fluctuations in the intensity of probing radiation fW(f) in the non-isobaric section of the supersonic jet fully corresponds to the known experimental and calculated spectra for a turbulent medium, with the exception of the high-frequency interval in 1 and 2 barrels. The slope of the spectrum in this interval has 2 slopes known as "- 14/3" and the second one is less. It is shown that this difference is due to the difference and interrelation of the velocities of vortex flows in the outer and inner layers of mixing.
STUDY OF THE ASTROCLIMATE AT THE TERSKOL OBSERVATORY AND EVALUATION OF THE EFFECTIVENESS OF VINES
Authors: Больбасова Л.А. , Копылов Е.А. , Лукин В.П.
Published: December 2024

Астрономическая обсерватория Терскол Института астрономии РАН находится на высоте 3150 метров над уровнем моря в 10 км от вершины Эльбруса (Кабардино-Балкария, Приэльбрусье, Россия). Главным инструментом обсерватории является телескоп «Цейс-2000» с диаметром главного зеркала 2 метра. В докладе представлены результаты исследования сезонных изменений параметров астроклимата для обсерватории Терскол, в связи с задачей разработки адаптивной оптики для телескопа «Цейсс-2000»: Использованы данные баз атмосферных реанализов, с помощью которых рассматриваемые астроклиматические параметры изучалась в крупных астрономических обсерваториях, и натурные изменения вблизи телескопа. С учетом этих данных сделаны оценки достижимого параметра Штреля для АО с ЛОЗ и выполнено численное моделирование яркости натриевой ЛОЗ.

The Terskol Astronomical Observatory of the Russian Academy of Sciences is located at an altitude of 3,150 meters above sea level, just 10 km from the summit of Elbrus (Kabardino-Balkaria, The Prielbrusye Region, Russia). The main instrument of the observatory is the "Zeiss-2000" telescope, which has a primary mirror diameter of 2 meters. The report presents the results of studying seasonal variations in the parameters of the astroclimate at the Terskol Observatory, in connection with the development of adaptive optics for the "Zeiss-2000" telescope. Data from atmospheric reanalysis bases were utilized to examine the astroclimatic parameters observed at major astronomical observatories, as well as in situ changes near the telescope. Based on this data, estimates of the achievable Strehl ratio for the observatory with liquid crystal adaptive optics have been made, and numerical modeling of sodium laser guide star brightness has been performed.
THE TECHNOLOGICAL PROCESS OF CREATING EMBEDDED COMB OPTICAL WAVEGUIDES BASED ON SI/SIO2/SI3N4/SIO2
Authors: Удалов А.А. , Шестериков Е.В. , Кулинич И.В.
Published: December 2024

Объем передаваемых данных по сетям связи растет по экспоненциальному закону в течение последних нескольких десятилетий, и указанная тенденция будет сохраняться еще долгое время. Востребованность высокоскоростных оптических приемных модулей обусловлена постоянным возрастанием объема и скорости передаваемых данных, резким ростом количества и размера оптических сетей, систем потокового вещания высокой четкости, быстрым увеличением числа дата-центров при скоростях передачи информации по внутренним и внешним оптическим каналам до 100/200/400 Гб/с и более. В ходе данной работы проводилась разработка технологического маршрута изготовления интегральных пассивных оптических элементов на структур из Si, SiO2, Si3N4, была определена последовательность проведения технологических операций, режимы подготовки и обработки подложек.

The volume of data transmitted over communication networks has been growing exponentially over the past few decades, and this trend will continue for a long time. The demand for high-speed optical receiving modules is due to the constant increase in the volume and speed of transmitted data, a sharp increase in the number and size of optical networks, high-definition streaming systems, and a rapid increase in the number of data centers at information transfer rates over internal and external optical channels up to 100/200/400 Gb/s or more. In the course of this work, a technological route for the manufacture of integrated passive optical elements based on structures made of Si, SiO2, Si3N4 was developed, the sequence of technological operations, modes of preparation and processing of substrates were determined.
STATIONARY MODEL OF GENERATION OF TERAHERTZ RADIATION FROM AN ARRAY OF INCOHERENT FILAMENTS
Authors: Булыгин А.Д. , Гейнц Ю.Э.
Published: December 2024

Рассмотрен эффект генерации террагерцового излучения из массива некогерентных филаментов, формирующихся после прохождения турбулентного слоя. Предложена теоретическая модель, позволяющая свести решение задачи к исследованию сокращенно стационарного варианта НУШ. На ряде примеров показано, что величина сигнала террагерцового излучения может возрастать в полтора раза за счет теплового экрана.

The effect of generating terahertz radiation from an array of incoherent filaments formed after passing through a turbulent layer is considered. A theoretical model is proposed that allows us to reduce the solution of the problem to the study of the abbreviated stationary version of the NLSE. A number of examples show that the magnitude of the terahertz radiation signal can increase by one and a half times due to the thermal shield.
CORRELATION BETWEEN RADIATION FORCING OF METHANE IN THE ATMOSPHERE AND THE TOTAL CONTENT OF WATER VAPOR
Authors: Чеснокова Т.Ю. , Фирсов К.М. , Размолов А.А.
Published: December 2024

Проведены массовые расчеты длинноволновых потоков излучения для различных метеорологических условий лета умеренных широт. Сделаны оценки прямого радиационного форсинга атмосферы Земли, обусловленного возрастанием концентрации СН4 за последние 50 лет. Показано, что радиационный форсинг СН4 на верхней и нижней границах атмосферы имеет корреляционную зависимость от общего содержания паров воды в вертикальном столбе атмосферы (коэффициент корреляции выше 0,7), причем с ростом влагосодержания вышеуказанный форсинг уменьшается по абсолютной величине. Причиной этого является перекрывание колебательно-вращательных полос поглощения паров воды и метана. Радиационный форсинг CH4 в тропосфере не зависит от величины общего содержания паров воды. Исследовано также влияние континуума Н2О на радиационный форсинг СН4.

Mass calculations of long-wave radiation fluxes for various meteorological conditions of summer in temperate latitudes have been carried out. Estimates of the direct radiation forcing of the Earth's atmosphere due to an increase in CH4 concentration over the past 50 years have been made. It is shown that the radiation forcing of CH4 at the upper and lower boundaries of the atmosphere has a correlation dependence on the total water vapor content in the vertical column of the atmosphere (the correlation coefficient is higher than 0.7), and with an increase in moisture content, the above-mentioned forcing decreases in absolute value. The reason for this is the overlap of the vibrational-rotational absorption bands of water vapor and methane. The radiation forcing of CH4 in the troposphere does not depend on the value of the total water vapor content. The influence of the H2O continuum on the radiation forcing of CH4 has also been investigated.
EXPERIMENTAL ESTIMATES OF THE POSSIBILITY OF ATMOSPHERIC OPTICAL COMMUNICATION BASED ON SCATTERED LASER RADIATION BETWEEN A GROUND-BASED DEVICE AND A UAV AT WAVELENGTHS OF 450 AND 510 NM
Authors: Познахарев Е.С. , Тарасенков М.В. , Белов В.В. , Федосов А.В.
Published: December 2024

Обсуждается возможность осуществления атмосферной оптической связи вне прямой видимости между наземным передающим лазерным устройством и приемным устройством, расположенным на беспилотном летательном аппарате. Полевые исследования канала оптической связи на длине волны 450 нм осуществлялись на базовых расстояниях до 50 м и высотах БПЛА до 30 м, а на длине волны 510 нм − на базовых расстояниях до 385 м и высотах БПЛА до 45 м в ночное время. Показано, что возможна оптическая связь вне прямой видимости на длине волны 450 нм с вероятностью регистрации ошибочно принятого символа не более 0,08, а на длине волны 510 нм с вероятностью регистрации ошибочно принятого символа не более 0,099.

The possibility of atmospheric optical communication beyond the line of sight between a ground-based transmitting laser device and a receiving device located on an unmanned aerial vehicle is discussed. Field studies of the optical communication channel at a wavelength of 450 nm were carried out at base distances up to 50 m and UAV heights up to 30 m, and at a wavelength of 510 nm − at base distances up to 385 m and UAV heights up to 45 m at night. It is shown that optical communication is possible outside the line of sight at a wavelength of 450 nm with a probability of registering an erroneous symbol of no more than 0.08, and at a wavelength of 510 nm with a probability of registering an erroneous symbol of no more than 0.099.
SCATTERED RADIATION THROUGH THE WATER - ATMOSPHERE INTERFACE
Authors: Тарасенков М.В. , Познахарев Е.С. , Белов В.В.
Published: December 2024

Рассматривается алгоритм статистического моделирования переноса излучения в канале оптической связи на рассеянном излучении от подводной передающей системы к расположенному в атмосфере БПЛА через границу раздела вода - атмосфера. Для частного случая характеристик приемо-передающей системы оценено отношение сигнал/ шум в зависимости от базового расстояния и высоты расположения БПЛА.

An algorithm for statistical modeling of radiation transfer in an optical communication channel based on scattered radiation from an underwater transmission system to a UAV located in the atmosphere across the water-atmosphere interface is considered. For the special case of the characteristics of the receiving-transmitting system, the signal ratio is estimated/ noise depending on the base distance and height of the UAV location.
ADAPTIVE OPTICAL IMAGE CORRECTION SYSTEM FOR A SOLAR TELESCOPE
Authors: Борзилов А.Г. , Коняев П.А. , Лукин В.П.
Published: December 2024

В работе представлен анализ результатов обработки экспериментальных данных, полученных сотрудниками лаборатории когерентной и адаптивной оптики Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН (ИОА СО РАН) в августе 2023 года на Большом солнечном вакуумном телескопе Байкальской астрофизической обсерватории Института солнечно-земной физики СО РАН. Для устранения дрожаний, вызванных колебаниями сидеростата телескопа и влиянием атмосферы, в первом контуре системы использовался корректор наклонов волнового фронта, разработанный в ИОА СО РАН. В контуре устранения размытия изображения использовалось специально созданное программное обеспечение для пост-детекторной обработки цифровых кадров (прибор АКИ3) с возможностью работы в реальном времени наблюдения.

The paper presents an analysis of the results of processing experimental data obtained by employees of the Laboratory of Coherent and Adaptive Optics of the V.E. Zuev Institute of Atmospheric Optics SB RAS (IOA SB RAS) in August 2023 at the Large Solar Vacuum Telescope of the Baikal Astrophysical Observatory of the Institute of Solar-Terrestrial Physics SB RAS. To eliminate the tremors caused by fluctuations in the telescope's siderostat and the influence of the atmosphere, a wavefront slope corrector developed at the IOA SB RAS was used in the first circuit of the system. In the contour of image blur elimination, specially created software for post-detector processing of digital frames (AKI3 device) with the ability to work in real-time observation was used.
CAPABILITIES OF THE SHACK-HARTMANN SENSOR AS A UNIVERSAL OPTICAL METER
Authors: Больбасова Л.А. , Казаков Д.В. , Лукин В.П. , Соин Е.Л.
Published: December 2024

При создании системы адаптивной оптики (АО) для современной оптико-электронной системы предварительно для изучения состояния турбулентности на трассе распространения оптического излучения устанавливают датчик волнового фронта (ДВФ). В наших исследованиях были использованы несколько различных ДВФ. Как правило, это или классический, или корреляционный датчик Шэка-Гартмана. Его установка на атмосферной трассе позволяет получать данные, которые могут использоваться для проектирования АО. Приведены данные работы ДВФ на горизонтальной трассе. В используемом ДВФ измерение параметра Фрида выполняется по данным величины дисперсии одной из модовых составляющих разложения фазовых флуктуаций. Также приведены результаты одновременного применения двух ДВФ. Целью эксперимента был анализ влияния амплитудных флуктуаций в оптической волне, которые могут приводить к замиранию оптического сигнала.

When creating an adaptive optics system (AO) for a modern optoelectronic system, a wavefront sensor (WFS) is installed in advance to study the state of turbulence on the optical radiation propagation path. Several different DVFS have been used in our research. As a rule, this is either a classic or a Shack-Hartmann correlation sensor. Its installation on an atmospheric track allows you to obtain data that can be used for the design of a joint-stock company. The data on the operation of the WFS on a horizontal track are presented. In the used WFS, the measurement of the Fried parameter is performed according to the dispersion value of one of the mode components of the decomposition of phase fluctuations. The results of simultaneous application of two WFSS are also presented. The aim of the experiment was to analyze the effect of amplitude fluctuations in the optical wave, which can lead to fading of the optical signal.
DEPENDENCE OF THE DAILY COURSE OF THE OPTICAL ATTENUATION COEFFICIENT GNOME EMISSIONS FROM CLOUD COVER FOR SUMMER 2018 CONDITIONS IN WESTERN SIBERIA
Authors: Щелканов Н.Н.
Published: December 2024

Исследована зависимость суточного хода коэффициента ослабления оптического излучения гнусом от облачности для летних условий 2018 года в Западной Сибири. Показано, что полуденный минимум, наблюдаемый в суточном ходе коэффициента ослабления оптического излучения гнусом от 11 до 15 часов, реализуется в безоблачную или слабо облачную погоду, когда солнце не закрыто облаками. Суточный ход коэффициентов ослабления излучения гнусом без полуденного минимума наблюдается в основном при пасмурной погоде, когда солнце в это время полностью закрыто облаками.

The dependence of the daily course of the attenuation coefficient of optical radiation by gnus on cloud cover for the summer conditions of 2018 in Western Siberia has been studied. It is shown that the midday minimum observed in the daily course of the attenuation coefficient of optical radiation by the gnus from 11 to 15 hours is realized in cloudless or slightly cloudy weather when the sun is not covered by clouds. The daily course of the coefficients of attenuation of gnus radiation without a midday minimum is observed mainly in cloudy weather, when the sun is completely covered by clouds at this time.
THE CORRECTNESS OF THE ESTIMATION OF AEROSOL PARAMETERS IN THE PRESENCE OF AN EXTREME LAYER IN THE LOWER TROPOSPHERE
Authors: Самойлова С.В. , Балин Ю.С. , Пеннер И.Э. , Коханенко Г.П.
Published: December 2024

В работе рассмотрены особенности оценивания коэффициентов ослабления, обратного рассеяния, лидарного отношения по данным одновременного зондировании на длинах волн: 532 нм (упругое рассеяние, УР); 607 нм (колебательно-вращательное комбинационное рассеяние, КР); 530 нм (чисто вращательное КР). Основное внимание уделяется погрешностям восстановления параметров двухкомпонентной (молекулы + аэрозоль) и трехкомпонентной (молекулы + аэрозоль + облако) среды по данным зондирования на юго-западном побережье оз. Байкал в августе 2023 года.

The paper considers the features of estimating the coefficients of attenuation, inverse scattering, lidar ratio according to simultaneous sensing data at wavelengths: 532 nm (elastic scattering, UR); 607 nm (vibrational-rotational raman scattering, Raman); 530 nm (purely rotational Raman). The main attention is paid to the errors in the reconstruction of the parameters of a two-component (molecule + aerosol) and three-component (molecule + aerosol + cloud) medium according to the sounding data on the southwestern coast of the lake. Baikal in August 2023.
MEASUREMENTS OF RADIAL WIND SPEED AND SIGNAL-TO-NOISE RATIO LIDAR LRV-2 AND STREAM LINE
Authors: Банах В.А. , Разенков И.А. , Смалихо И.Н. , Шерстобитов А.М. , Фалиц А.В.
Published: December 2024

В Лаборатории распространения волн создана вторая версия макета импульсного когерентного доплеровского ветрового лидара, ЛРВ-2. Текущая версия имеет большую энергию зондирующих импульсов, широкую выходную апертуру (диаметр 9 см) и обладает возможностью программной регулировки фокусного расстояния. В данной работе представлены результаты совместных с лидаром Stream Line измерений радиальной скорости и отношения сигнал-шум. Дальность получения корректных оценок радиальной скорости лидаром ЛРВ2 оказалась в 1.5 раза выше, чем у лидара Stream Line.

The second version of the pulsed coherent Doppler wind lidar, LRV-2, has been created in the Wave Propagation Laboratory. The current version has a high energy of probing pulses, a wide output aperture (diameter 9 cm) and has the ability to programmatically adjust the focal length. This paper presents the results of joint measurements of radial velocity and signal-to-noise ratio with the Stream Line lidar. The range of obtaining correct estimates of radial velocity by the LRV2 lidar turned out to be 1.5 times higher than that of the Stream Line lidar.
NUMERICAL SIMULATION OF UV RADIATION ABSORPTION BY MICRODISPERSE PHOTOCATALYSTS BASED ON MESOPOROUS TITANIUM DIOXIDE PARTICLES
Authors: Гейнц Ю.Э. , Панина Е.К. , Булыгин А.Д.
Published: December 2024

Микродисперсные фотокатализаторы на основе диоксида титана (TiO2) в форме полых микросфер «ядрооболочка» (микрокапсулы) с мезопористой структурой являются широко востребованными в современных критических технологиях, связанных с катализом различных химических веществ, решением экологических проблем, получением дешевого топлива. К настоящему времени известен ряд экспериментальных работ, показывающих, что геометрические параметры микрокапсул (размер, толщина оболочки) заметно влияют на их фотокаталитическую активность. При этом полноценного физического описания оптических свойств пористых микрокапсул в литературе до сих пор не представлено. В работе, с помощью метода конечных элементов, представлены результаты полноволнового численного моделирования распределения оптического поля внутри полой микросферы, оболочка которой собрана из множества TiO2 наночастиц с образованием нерегулярной нанопористой структуры. Дано физическое объяснение опубликованным экспериментальным данным по оптической активности титан-диоксидных микрокапсул и показано, что существующие теоретические модели не всегда представляют адекватную интерпретацию наблюдаемых эмпирических закономерностей.

Microdisperse photocatalysts based on titanium dioxide (TiO2) in the form of hollow "core shell" microspheres (microcapsules) with a mesoporous structure are widely in demand in modern critical technologies related to the catalysis of various chemicals, solving environmental problems, and obtaining cheap fuel. To date, a number of experimental studies have been known showing that the geometric parameters of microcapsules (size, shell thickness) significantly affect their photocatalytic activity. At the same time, a full-fledged physical description of the optical properties of porous microcapsules has not yet been presented in the literature. In this paper, using the finite element method, the results of full-wave numerical simulation of the optical field distribution inside a hollow microsphere, the shell of which is assembled from a variety of TiO2 nanoparticles with the formation of an irregular nanoporous structure, are presented. A physical explanation of the published experimental data on the optical activity of titanium dioxide microcapsules is given and it is shown that existing theoretical models do not always provide an adequate interpretation of the observed empirical patterns.
RESTORATION OF MICROPHYSICAL CHARACTERISTICS OF STRATOSPHERIC AEROSOLS BASED ON THE RESULTS OF LIDAR AND BALLOON EXPERIMENTS
Authors: Суханов А.Я. , Маричев В.Н. , Бочковский Д.А. , Юшков В.А. , Балугин Н.В.
Published: December 2024

Проведена обработка экспериментальных данных полученных по результатам лидарного и шарзондового экспериментов в марте 2023 года над Томском на предмет восстановления микрофизических характеристик стратосферных аэрозолей. Данное исследование проводится с целью совершенствования методик измерений на Малой Станции Высотного Зондирования Института оптики и атмосферы СО РАН им. В.Е. Зуева.

Experimental data obtained from lidar and balloon probe experiments in March 2023 over Tomsk were processed to restore the microphysical characteristics of stratospheric aerosols. This study is conducted in order to improve measurement techniques at the Small High-altitude Sensing Station of the Institute of Optics and Atmosphere of the SB RAS named after V.E. Zuev.
APPLICATION OF HYBRID ATMOSPHERIC SOUNDING SYSTEMS BASED ON LASER, RADIO, AND ACOUSTIC RADIATIONS
Authors: Красненко Н.П. , Потекаев А.И. , Шаманаева Л.Г.
Published: December 2024

В докладе представлен обзор современных достижений по дистанционному зондированию атмосферы с использованием электромагнитных (радио, оптических) и звуковых волн. Рассматриваются гибридные лазерные, акустические, радиоакустические, и радиолокационные наземные системы измерения высотных профилей метеорологических параметров: скорости и направления ветра, температуры, влажности (паров воды), а также характеристик облачности и гидрометеоров. Приводятся характеристики существующих систем зондирования, области их применения и другие аспекты. Обсуждаются преимущества и недостатки различных систем, а также вопросы их совместного использования в виде гибридных систем, с наземными измерительными комплексами и дронами. Это позволяет существенно расширить набор измеряемых параметров и их пространственно-временной диапазон, одновременно обеспечивая синергетический эффект.

The report presents an overview of modern achievements in atmospheric remote sensing using electromagnetic (radio, optical) and acoustic waves. It discusses hybrid laser, acoustic, radioacoustic, and radar ground-based systems for measuring the vertical profiles of meteorological parameters: wind speed and direction, temperature, humidity (water vapor), as well as cloudiness and hydrometeor characteristics. Characteristics of existing sounding systems, areas of application, and other aspects are presented. The advantages and disadvantages of various systems are discussed, as well as the issues of their combined use in hybrid systems with ground-based measurement complexes and drones. This significantly expands the range of measured parameters and their spatio-temporal range while simultaneously providing a synergistic effect.
LIDAR DESIGN AND RESULTS OF LIDAR SIGNAL REGISTRATION PROGRAM DEVELOPMENT
Authors: Кравцова Н.С. , Садовников С.А. , Яковлев С.В. , Герасимова М.П. , Тужилкин Д.А. , Василенко И.А. , Невзоров А.А. , Суханов А.Я.
Published: December 2024

Представлены результаты разработки программы регистрации лидарных сигналов, трехмерной модели приемной части лидара для измерения углекислого газа и водяного пара в атмосфере, а также экспериментальные результаты измерения коэффициента увеличения зеркального коллиматора. С помощью профилометра был измерен профиль лазерного пучка.

The results of the development of a lidar signal registration program, a three-dimensional model of the lidar receiver for measuring carbon dioxide and water vapor in the atmosphere, as well as experimental results of measuring the magnification coefficient of a mirror collimator are presented. The profile of the laser beam was measured using a profiler.
ESTIMATES OF SEASONAL VARIABILITY OF IONIC AND ELEMENTAL COMPOSITION AEROSOLS AT THE POLAR STATION "CAPE BARANOVA" (ARCH. SEVERNAYA ZEMLYA)
Authors: Полькин В.В. , Голобокова Л.П. , Лоскутова М.А. , Онищук Н.А. , Сакерин С.М. , Шиховцев М.Ю.
Published: December 2024

На основе данных отбора аэрозольных проб на полярной станции «Мыс Баранова» (октябрь 2017 – февраль 2023 гг.) обсуждаются особенности сезонного изменения ионного и элементного состава атмосферного аэрозоля. Приводятся статистические характеристики концентраций ионов и микроэлементов для периодов максимальных и минимальных значений.

Based on the data from aerosol sampling at the polar station "Cape Baranova" (October 2017 - February 2023), the features of seasonal changes in the ionic and elemental composition of atmospheric aerosol are discussed. Statistical characteristics of ion and trace element concentrations for periods of maximum and minimum values are presented.
VARIATIONS IN THE ISOTOPIC COMPOSITION OF CARBON IN AEROSOL SAMPLES COLLECTED DURING THE HIGH-LATITUDE EXPEDITION "NORTH POLE-41"
Authors: Калашникова Д.А. , Симонова Г.В. , Турчинович Ю.С. , Ризе Д.Д.
Published: December 2024

В работе приведены результаты анализа изотопного состава углерода (δ13С) образцов атмосферного арктического аэрозоля, отобранного в высоких широтах Северного Ледовитого океана во время дрейфа полярной станции «Северный полюс-41» («СП-41») в период с октября 2022 года по январь 2024 года. Было проанализировано 92 пробы аэрозоля методом масс-спектрометрии изотопных отношений. Среднее значение величины δ13С составило –29,2±0,6‰ (без учета выбросов). Экстремально низкие и высокие значения величины δ13С составили –30,2‰ и –27,3‰, соответственно. Результаты исследования позволяют оценить характер сезонных изменений изотопного состава углерода атмосферного аэрозоля в высокоширотной Арктике: среднее значение величины δ13С для весеннего и осеннего периодов выше, чем для зимнего и летнего периодов.

The paper presents the results of the analysis of the isotopic composition of carbon (δ13C) in samples of Arctic atmospheric aerosol collected in the high latitudes of the Arctic Ocean during the drift of the polar station "North Pole-41" ("SP-41") from October 2022 to January 2024. A total of 92 aerosol samples were analyzed using isotope ratio mass spectrometry. The average value of δ13C was –29.2±0.6‰ (excluding emissions). The extreme low and high values of δ13C were –30.2‰ and –27.3‰, respectively. The results of the study allow for assessing the character of seasonal changes in the isotopic composition of carbon in atmospheric aerosol in the high-latitude Arctic: the average value of δ13C for the spring and autumn periods is higher than that for the winter and summer periods.
PRELIMINARY RESULTS OF SPATIAL DISTRIBUTION OF CARBON-CONTAINING PARTICLES IN AEROSOL OVER THE NORTHERN ARCTIC OCEAN
Authors: Попова С.А. , Калашникова Д.А. , Симонова Г.В. , Почуфаров А.О. , Круглинский И.А. , Кравчишина М.Д.
Published: December 2024

В работе представлены результаты измерений концентраций органического и элементного углерода (ОС и ЕС), а также изотопного состава углерода (δ13С) в атмосферном аэрозоле Евразийского сектора Северного Ледовитого океана. На основании измерений, проведенных в ходе девяти морских экспедиций в 2018-2023 гг., сделаны предварительные оценки долготного распределения количественных характеристик ОС, ЕС и δ13С над арктическими морями (от Гренландского до Чукотского моря). Показано снижение средних концентраций органического и элементного углерода от Европейского к Азиатскому сектору Северного Ледовитого океана. Для всего Евразийского сектора средние значения величины δ13С составляет –27,9±0,6‰, органического и элементного углерода – 700 нг/м3 и 32 нг/м3, соответственно.

The paper presents the results of measurements of concentrations of organic and elemental carbon (OS and EC), as well as the isotopic composition of carbon (δ13C) in the atmospheric aerosol of the Eurasian sector of the Arctic Ocean. Based on measurements carried out during nine marine expeditions in 2018-2023, preliminary estimates of the longitude distribution of quantitative characteristics of OS, EC and δ13C over the Arctic seas (from Greenland to the Chukchi Sea) were made. A decrease in the average concentrations of organic and elemental carbon from the European to the Asian sector of the Arctic Ocean is shown. For the entire Eurasian sector, the average values of δ13C are -27.9±0.6%, organic and elemental carbon are 700 ng/m3 and 32 ng/m3, respectively.
FEATURES OF THE SPECTRAL DEPENDENCE OF AEROSOL EMISSION ATTENUATION COEFFICIENTS IN NATURAL AND MODEL FUMES
Authors: Ужегов В.Н. , Панченко М.В. , Шмаргунов В.П.
Published: December 2024

В ИОА с 2000 по 2019 в теплый период года проведены трассовые (длина трассы 1 км) измерения спектрального пропускания атмосферы в диапазоне длин волн от 0.45 до 3.9 мкм. В 2019-2022 гг. аналогичные измерения выполнены в Большой Аэрозольной Камере ИОА в модельных дымах сгорания сосны на трассе длиной 52 м. Получены спектральные зависимости коэффициентов аэрозольного ослабления в чистых условиях (7450 реализаций) в естественных дымах два массива данных (1779 и 3873 реализации) и в модельных дымах (2490 реализаций). Для каждого подмассива данных показано как трансформируются спектральные зависимости коэффициентов аэрозольного ослабления при изменении доли поглощающего вещества в аэрозольных частицах.

In the IOA, from 2000 to 2019, during the warm season, trace measurements (track length 1 km) of the spectral transmission of the atmosphere in the wavelength range from 0.45 to 3.9 microns were carried out. In 2019-2022, similar measurements were performed in a Large Aerosol Chamber of the IOA in model pine combustion fumes on a 52 m long track. Spectral dependences of aerosol attenuation coefficients were obtained under pure conditions (7450 implementations) in natural fumes of two data arrays (1779 and 3873 implementations) and in model fumes (2490 implementations). For each subarray of data, it is shown how the spectral dependences of aerosol attenuation coefficients transform when the proportion of absorbing matter in aerosol particles changes.
ASSESSMENT OF TURBULENCE SCALES IN A MODEL FIRE FLAME AND THEIR CONNECTION WITH CHARACTERISTICS OF INDUCED ATMOSPHERIC TURBULENCE
Authors: Лобода Е.Л. , Луценко А.В. , Касымов Д.П. , Агафонцев М.В. , Рейно В.В.
Published: December 2024

В работе представлены результаты исследований турбулентности в пламени и в окрестности очага горения при модельных степных и верховых пожарах, проведенных в период 2019-2023 гг. на БЭК ИОА СО РАН. Получены спектры изменения температуры воздуха и масштабы индуцированной атмосферной турбулентности в окрестности фронта модельного пожара. Показано, что в результате интенсивного тепловыделения в окрестности очага горения происходит локальное изменение метеопараметров и параметров атмосферы, отражающих протекание турбулентных процессов.

The paper presents the results of studies on turbulence in the flame and in the vicinity of the combustion center during model steppe and crown fires conducted from 2019 to 2023 at the BAC of the Institute of Atmospheric Optics SB RAS. The spectra of air temperature changes and the scales of induced atmospheric turbulence in the vicinity of the model fire front have been obtained. It has been demonstrated that as a result of intense heat release around the fire source, there is a local change in meteorological parameters and atmospheric characteristics that reflect the course of turbulent processes.
SPATIAL DISTRIBUTION OF THE AEROSOL OPTICAL THICKNESS OF THE ATMOSPHERE OVER THE ARCTIC OCEAN ACCORDING TO THE DATA OF EXPEDITIONARY MEASUREMENTS AND REANALYSIS OF MERRA-2
Authors: Кабанов Д.М. , Круглинский И.А. , Сакерин С.М.
Published: December 2024

На основе данных многолетних (2013-2022) экспедиционных исследований анализируется пространственное распределение аэрозольной оптической толщи (АОТ) атмосферы в Евразийском секторе Северного Ледовитого океана (от Гренландского моря до Чукотского моря). Для отдельных арктических морей приводятся средние значения АОТ в диапазоне спектра 0,34 – 2,14 мкм, а также мелко- и грубодисперсные составляющие АОТ. Данные экспедиционных измерений АОТ сравниваются с модельными расчетами – реанализа MERRA-2.

Based on data from long-term (2013-2022) expeditionary studies, the spatial distribution of the aerosol optical thickness (AOT) of the atmosphere in the Eurasian sector of the Arctic Ocean (from the Greenland Sea to the Chukchi Sea) is analyzed. For individual Arctic seas, the average values of AOT in the spectral range of 0.34 – 2.14 microns, as well as fine and coarse components of AOT are given. The data of the AOT expedition measurements are compared with the model calculations of the MERRA-2 reanalysis.
FEATURES OF INTERANNUAL AND SEASONAL VARIABILITY OF THE AEROSOL OPTICAL THICKNESS OF THE ATMOSPHERE IN THE TOMSK REGION (2002-2023)
Authors: Кабанов Д.М. , Круглинский И.А. , Сакерин С.М.
Published: December 2024

На основе многолетних измерений аэрозольной оптической толщи атмосферы (АОТ) в районе г. Томска рассматриваются закономерности сезонной и межгодовой изменчивости её мелко- и грубодисперсной составляющих. Анализируется вклад дымов лесных пожаров в замутнение атмосферы. Проводится сопоставление с данными реанализа MERRA-2.

On the basis of long-term measurements of the aerosol optical thickness of the atmosphere (AOT) in the Tomsk region, the patterns of seasonal and interannual variability of its fine and coarse components are considered. The contribution of forest fire smoke to atmospheric turbidity is analyzed. The comparison with the data of the MERRA-2 reanalysis is carried out.
STUDY OF POLARIZED COMBINED SCATTERING OF ZnGeP2 SINGLE CRYSTALS
Authors: Князькова А.И. , Вражнов Д.А. , Кистенев Ю.В. , Романовский О.А. , Снегерев М.С.
Published: December 2024

В работе исследовались кристаллы ZnGeP2 с ориентацией кристаллографической оси (100) и (001). Показано, что в случае использовании поляризационной приставки меняется соотношение мод кристалла. Работа выполнена в рамках государственного задания ИОА СО РАН.

ZnGeP2 crystals with the orientation of the crystallographic axis (100) and (001) were studied in this work. It is shown that in the case of using a polarization prefix, the ratio of the modes of the crystal changes. The work was performed within the framework of the state assignment of the IOA SB RAS.
REMOTE STUDY OF INDUCED TURBULENCE IN THE CONVECTIVE COLUMN ABOVE THE MODEL FIRE SOURCE
Authors: Лобода Е.Л. , Разенков И.А. , Рейно В.В. , Агафонцев М.В.
Published: December 2024

В докладе представлены результаты эксперимента дистанционного зондирования дымового шлейфа и конвективной колонки над модельным очагом природного пожара с использованием специализированного лидара, работающего на эффекте увеличения обратного рассеяния и регистрирующего оптическую турбулентность. Установлено, что во время горения лидар фиксировал повышение эхосигнала в основном приемном канале, регистрирующем аэрозольное рассеяние и турбулентную компоненту, относительно эхосигнала в дополнительном приемном канале, регистрирующем только плотность аэрозоля. Проведено сравнение лидарной оценки значений структурной характеристики показателя преломления Cn на высоте 10 м над очагом горения с данными ультразвуковой метеостанции АМК-03 на высоте 3 м и данными моделирования низового природного пожара, опубликованными ранее.

The report presents the results of an experiment on remote sensing of the smoke plume and the convective column above a model natural fire source using a specialized lidar that operates on the principle of enhanced backscattering and records optical turbulence. It was found that during combustion, the lidar recorded an increase in echo signal in the main receiving channel, which registers aerosol scattering and the turbulent component, relative to the echo signal in the additional receiving channel, which only records aerosol density. A comparison of lidar estimates of the structural characteristic of the refractive index Cn at an altitude of 10 m above the fire source with data from the ultrasonic meteorological station AMK-03 at an altitude of 3 m and previously published modeling data for surface natural fires was carried out.
APPLICATION OF THE METHODOLOGY FOR DETERMINING TOTAL OZONE CONTENT FROM SPECTRAL MEASUREMENTS OF THE IRFS-2 DURING 2021–2022
Authors: Поляков А.В. , Крюковских Е.П. , Виролайнен Я.А. , Неробелов Г.М. , Тимофеев Ю.М.
Published: December 2024

Методика определения общего содержания озона (ОСО) из спектров ИКФС-2, разработанная ранее для измерений с шириной полосы сканирования 1000 км, применена к измерениям 2021–2022 гг. с шириной полосы 1500 км. Показано, что незначительный рост различий между данными ИКФС-2 и результатами независимых измерений вызван увеличением диапазона измерения угла сканирования, но не расширением статистики изменчивости ОСО. После доработки методики для ширины полосы сканирования 1500 км среднеквадратичные отклонения разности с результатами наземных и спутниковых измерений не увеличились по сравнению с первыми 6 годами измерений, составив менее 3%. Показано хорошее качественное согласие данных ИКФС-2 и озонозондов, включая экстремальное уменьшение ОСО в высоких широтах обоих полушарий.

The methodology for determining the total ozone content (TOC) from IRFS-2 spectra, previously developed for measurements with a scanning width of 1000 km, was applied to measurements in 2021–2022 with a scanning width of 1500 km. It is shown that the slight increase in discrepancies between IRFS-2 data and independent measurements is caused by the increase in the scan angle measurement range, but not by the widening of TOC variability statistics. After refining the methodology for a scanning width of 1500 km, the root mean square deviations of the difference from ground and satellite measurement results did not increase compared to the first 6 years of measurements, amounting to less than 3%. A good qualitative agreement between the IRFS-2 data and ozonesondes was demonstrated, including the extreme decrease in TOC at high latitudes in both hemispheres.
RESULTS OF LIDAR EXPERIMENTS ON THE STUDY OF WAVE AND TURBULENT STRUCTURES IN THE STABLE ATMOSPHERIC BOUNDARY LAYER
Authors: Банах В.А. , Гордеев В.Е. , Смалихо И.Н. , Сухарев А.А. , Фалиц А.В. , Шерстобитов А.М.
Published: December 2024

Представлены результаты экспериментов по исследованию внутренних гравитационных волн (ВГВ) и ветровой турбулентности в термически устойчивом пограничном слое атмосферы с использованием импульсных когерентных доплеровских лидаров (ИКДЛ) Stream Line и ЛРВ. Показано, что из измерений ИКДЛ, разнесенных на расстояние от 1 до 6 км, можно определять временной сдвиг моментов прохождения передним фронтом ВГВ через вертикальные плоскости нахождения лидаров. Статистический анализ 880 лидарных оценок спектральной плотности скорости ветра показал, что из-за ВГВ зависимость спектра от частоты становится степенной с показателем степени, в среднем равным -3.

The results of experiments on the study of internal gravity waves (IGWs) and wind turbulence in the thermally stable atmospheric boundary layer using impulse coherent Doppler lidars (ICDL) Stream Line and LRW are presented. It is shown that measurements from ICDL, spaced 1 to 6 km apart, can determine the time shift of the moments when the leading front of IGWs passes through the vertical planes of the lidar locations. A statistical analysis of 880 lidar estimates of wind speed spectral density showed that due to IGWs, the spectrum's dependence on frequency becomes power-law with an exponent averaging around -3.
THE INFLUENCE OF THE SHAPE AND SIZE OF THE ICE PARTICLES OF CIRRUS CLOUDS ON THE PROPORTION OF MULTIPLE SCATTERED RADIATION IN THE ECHO SIGNAL SPACE LIDAR
Authors: Русскова Т.В. , Тимофеев Д.Н.
Published: December 2024

Рассматриваются результаты статистического моделирования распространения лазерного излучения в сплошной перистой облачности. Представлены оценки доли многократно рассеянного излучения в эхосигнале космического лидара, полученные при разных значениях оптико-микроструктурных характеристик облаков (оптическая толщина, форма и размер ледяных частиц) и параметров лидара (удаленность от объекта зондирования, расходимость излучения, угол поля зрения приемника). В расчетах использованы хаотически ориентированные частицы произвольной формы, сплошные и полые столбики, пластинки, розетки полые, дроксталлы, а также смесь частиц различных форм с сильно шероховатой поверхностью, построенная с учетом экспериментальных данных о распределении частиц по размерам, лёдности облаков и диаметре средней массы.

The results of statistical modeling of the propagation of laser radiation in a continuous cirrus cloud are considered. Estimates of the proportion of repeatedly scattered radiation in the echo signal of a space lidar are presented, obtained at different values of the optical and microstructural characteristics of clouds (optical thickness, shape and size of ice particles) and lidar parameters (distance from the probing object, radiation divergence, angle of field of view of the receiver). The calculations used randomly oriented particles of arbitrary shape, solid and hollow columns, plates, hollow sockets, droxtals, as well as a mixture of particles of various shapes with a strongly rough surface, constructed taking into account experimental data on the particle size distribution, cloud iciness and average mass diameter.
MOBILE LIDAR FOR TROPOSPHERIC OZONE SENSING ON INCLINED AND VERTICAL TRACKS: TECHNICAL DESCRIPTION
Authors: Невзоров А.А. , Невзоров А.В. , Харченко О.В. , Романовский О.А.
Published: December 2024

Представлен мобильный лидар для измерения в ультрафиолетовой (УФ) области спектра пространственного распределения озона (O3) в тропосфере на вертикальных или горизонтальных (наклонных) трассах зондирования с помощью четырехканальной системы регистрации эхо-сигналов. Лидар работает по методу дифференциального поглощения и рассеяния на паре длин волн 299 и 341 нм. Приведено техническое описание разработанного лидара.

A mobile lidar is presented for measuring the spatial distribution of ozone (O3) in the troposphere in the ultraviolet (UV) region of the spectrum on vertical or horizontal (inclined) sensing routes using a four-channel echo recording system. Lidar works by the method of differential absorption and scattering at a pair of wavelengths of 299 and 341 nm. The technical description of the developed lidar is given.
COMPARISON OF METHODS FOR AVERAGING MULLER MATRICES OVER EULER ANGLES
Authors: Сальников К.С. , Кустова Н.В. , Коношонкин А.В. , Тимофеев Д.Н. , Шишко В.А.
Published: December 2024

В работе проведено сравнение метода усреднения “PO”, который используется при вычислениях в приближении физической оптики, с другими методами, использующиеся в задачах рассеяния. Сравнение проводилось на длине волны 0.532 мкм, показателе преломления 1.3116, на столбике высотой 4 мкм, используя реализацию метода дискретных диполей ADDA. Полученные результаты могут быть использованы для уменьшения числа ориентаций частицы в задачах рассеяния света на случайно-ориентированных частицах.

The paper compares the “PO” averaging method, which is used in calculations in the approximation of physical optics, with other methods used in scattering problems. The comparison was carried out at a wavelength of 0.532 microns, a refractive index of 1.3116, on a column with a height of 4 microns, using the implementation of the ADDA discrete dipole method. The results obtained can be used to reduce the number of particle orientations in light scattering problems on randomly oriented particles.

crystalline clouds, physical optics approximation, ice particles, light scattering process
THE DISPERSED COMPOSITION OF A SURFACE AEROSOL IN A MEGALOPOLIS: VARIABILITY AT DIFFERENT TIME SCALES
Authors: Губанова Д.П. , Виноградова А.А.
Published: December 2024

Обсуждаются результаты исследования дисперсного состава аэрозолей в приземном слое атмосферы Москвы с учетом сезонных особенностей и специфики условий мегаполиса. Выполнен анализ данных непрерывных наблюдений за микрофизическими параметрами аэрозольных частиц в диапазоне размеров 0.15-10 мкм, полученных в ИФА РАН в 2020-2023 г. Установлена характерная для приземного аэрозоля в Москве форма счетного и объемного распределений частиц по размерам, претерпевающая небольшие изменения от межсуточного до межгодового временных масштабов. Выявлено наличие двух субмод в аккумуляционной фракции частиц. Рассматривается изменчивость дисперсного состава приземного аэрозоля во время эпизодов аномально высокого аэрозольного загрязнения мегаполиса. Изучены временные вариации массового фракционного состава аэрозольных частиц в приземном воздухе Москвы.

The results of a study of the dispersed composition of aerosols in the surface layer of the Moscow atmosphere, taking into account seasonal features and the specifics of the conditions of the metropolis, are discussed. The data of continuous observations of the microphysical parameters of aerosol particles in the size range 0.15-10 microns obtained at the IFA RAS in 2020-2023 were analyzed. The shape of the countable and volumetric particle size distributions characteristic of the surface aerosol in Moscow has been established, undergoing small changes from day-to-day to interannual time scales. The presence of two submodes in the accumulation fraction of particles was revealed. The variability of the dispersed composition of the surface aerosol during episodes of abnormally high aerosol pollution of the megalopolis is considered. Temporal variations of the mass fraction composition of aerosol particles in the surface air of Moscow have been studied.
PHOTON COUNTER WITH LIDAR SIGNAL REGISTRATION IN ANALOG-TO-DIGITAL MODE
Authors: Зайцев Н.Г.
Published: December 2024

В публикации представлен разработанный счетчик фотонов с регистрацией лидарных сигналов в счетно – аналоговом режиме. За счет уникального алгоритма сбора информации (мертвое время между стробами равно 0) применения распределенной конструкции и дифференциальных линий передачи информации счетчик может использоваться в различных задачах, где ожидается лидарных сигналов как в ближней зоне (аналоговый) так и в дальней (слабый с редкими событиями).

The publication presents a developed photon counter with lidar signal registration in the counting – analog mode. Due to the unique information collection algorithm (dead time between gates is 0), the application of a distributed design and differential information transmission lines, the counter can be used in various tasks where lidar signals are expected as in the near zone (analog) so it is in the far (weak with rare events).
PROTOTYPE OF THE SODIUM LIDAR SOFTWARE
Authors: Куликов Г.Э.
Published: December 2024

Описано построение модульного программного обеспечения для лидара, предназначенного для наблюдения вариации температуры в верхних слоях атмосферы. Цель работы заключается в получении удобного инструмента для управления аппаратурой и проведения наблюдений, различные части которого могут разрабатываться независимо. Ключевые слова: лидар, программное обеспечение, модульность, обмен сообщениями.

The construction of modular software for lidar designed to observe temperature variations in the upper atmosphere is described. The purpose of the work is to obtain a convenient tool for controlling equipment and conducting observations, the various parts of which can be developed independently. Keywords: lidar, software, modularity, messaging.