bluuebunny/crossref_metadata_2025_split huggingface dataset:
OPTICAL NON-LINE-OF-SIGHT COMMUNICATION: FIELD, LABORATORY, AND NUMERICAL EXPERIMENTS IN RUSSIA IN 2012-2022
Authors: БЕЛОВ В.В. , ТАРАСЕНКОВ М.В. , ПОЗНАХАРЕВ Е.С. , ФЕДОСОВ А.В. , АБРАМОЧКИН В.Н. 
Published: September 2024

Приведен обзор выполненных в России работ, связанных с экспериментальными и теоретическими исследованиями по проблемам оптической связи вне пределов прямой видимости в воздушной и водной средах. Приводятся основные результаты полевых, лабораторных и численных экспериментов в ИК-, видимом и УФ-диапазонах длин волн. В лабораторных экспериментах в качестве рассеивающих сред использованы водно-глицериновая смесь и атмосферный воздух. В полевых экспериментах оптическая связь осуществлялась в приземном слое атмосферы, а также в искусственных и природных водоемах (в том числе в зимнее время через лед). Исследования выполнялись для компланарных и некомпланарных схем формирования каналов связи.
Experimental and theoretical studies of optical non-line-of-sight communication in air and water media performed in Russia in 2012-2022 are rewieved. The main results of field, laboratory, and numerical experiments in the IR, visible, and UV wavelength ranges are given. In the laboratory experiments, a water-glycerine and atmospheric air mixture were used as a scattering medium. In the field experiments, communication was implemented in the near-surface air layer, as well as in artificial and natural water reservoirs (including through ice). Investigations were performed for coplanar and non-coplanar schemes of communication channels.
ELECTRODE EFFECT ACTION ON THE DAILY VARIATION IN ATMOSPHERIC ELECTRIC FIELD IN SURFACE AIR LAYER
Authors: КУПОВЫХ Г.В. , ТИМОШЕНКО Д.В. , КЛОВО А.Г. , КУДРИНСКАЯ Т.В. 
Published: September 2024

Для решения общих и специальных задач наземного мониторинга электрического поля атмосферы необходимо выделение глобальных факторов на фоне локальной изменчивости получаемых данных. Глобальная унитарная вариация потенциала ионосферы, наблюдаемая в суточном ходе электрического поля, искажается за счет электродного эффекта вблизи поверхности земли. Установлено, что структура образующегося электродного слоя сильно зависит от степени турбулентного перемешивания, удельной проводимости воздуха и высоты измерений электрического поля. Для моделирования суточного хода напряженности электрического поля использовано уравнение для полного электрического тока, вытекающее из теории электродного эффекта приземного слоя атмосферы. Результаты проведенных исследований могут быть полезны для решения ряда прикладных задач геофизики, в частности мониторинга электрического поля атмосферы.
To solve general and special problems of ground-based monitoring of the atmospheric electric field, it is necessary to identify global factors against the local variability of the monitoring data. The global unitary variation in the ionospheric potential, observed in the daily variation in the electric field, is distorted under the electrode effect near the earth's surface. The structure of the resulting electrode layer strongly depends on the degree of turbulent mixing, the specific conductivity of air, and the altitude of electric field measurement. Based on the equation for the total electric current, which follows from the theory of electrode effect of the surface air layer, we simulated daily variations in the electric field at different altitudes under different meteorological conditions. They revealed the dependence of the position and magnitude of the global extreme points of the electric field on the turbulent mixing coefficient, the electrical conductivity of air, and the electrode layer altitude. Our results can be useful for solving applied problems in geophysics, in particular, atmospheric electric field monitoring.
APPLICATION OF THE COMBINED METHOD OF PHOTO REGISTRATION IN LIDAR TEMPERATURE MEASUREMENTS ON THE PRIMARY MIRROR OF THE SIBERIAN LIDAR STATION
Authors: БОБРОВНИКОВ С.М. , ЖАРКОВ В.И. , ЗАЙЦЕВ Н.Г. , ТРИФОНОВ Д.А. 
Published: September 2024

Подробно описан метод параллельной регистрации лидарных сигналов - в режиме счета фотонов и режиме накопления заряда - на Сибирской лидарной станции (СЛС) Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН. Изготовлен и экспериментально апробирован прибор, реализующий комбинированный метод регистрации лидарных сигналов на уникальном лидаре СЛС. В ходе экспериментальной апробации прибора определены допустимые пределы применения предложенного метода для регулярных измерений вертикального распределения температуры атмосферы на основе лидарных сигналов чисто вращательных спектров спонтанного комбинационного рассеяния (СКР). Сравнение результатов лидарных и спутниковых измерений показывает их хорошее согласие, что доказывает высокую эффективность применения комбинации режимов регистрации и подтверждает возможность получать вертикальное распределение температуры атмосферы с доверительным интервалом (погрешность измерений) 2-4° во всем диапазоне высот работы СКР-лидара СЛС на базе главного зеркала.
A technique for parallel registration of lidar signals in photon counting and charge accumulation modes at the Siberian lidar station of Institute of Atmospheric Optics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences (SLS) is described in detail. A device is designed and experimentally tested for recording lidar signals with the use of the combined technique at the unique SLS lidar. During the experimental testing of the device, the limits of applicability of the technique suggested to regular measurements of the vertical distribution of air temperature based on lidar signals of purely rotational Raman spectra are determined. The comparison between the lidar and satellite measurements shows their good agreement, which proves the high efficiency of the combined technique and confirms the capability of deriving the vertical distribution of atmospheric temperature throughout the altitude range of the primary mirror of the Raman lidar of SLS.
UNDERWATER SPECTRAL IRRADIANCE OF FRESHWATER RESERVOIRS
Authors: СУТОРИХИН И.А. , ФРОЛЕНКОВ И.М. , ЛИТВИНЕНКО С.А. , СОЛОВЬЕВ В.А. 
Published: September 2024

Приводятся результаты измерения спектральной подводной освещенности на различных глубинах в разнотипных внутриконтинентальных пресноводных озерах, включая Камгинский залив оз. Телецкое. Эксперименты проводились в летний и осенний периоды 2018 г. Приведены и описаны характеристики макета созданного устройства для определения спектральной подводной освещенности. В качестве световых селективных элементов использовались интерференционные светофильтры с максимумами пропускания в разных частях видимой области спектра на длинах волн 303, 361, 590 и 656 нм. Обнаружено, что большое количество гниющей на берегах и подтопленной в пелагиали залива Камга хвойной и лиственной древесины, выделяющей фенольные соединения, вызывает значительное ослабление света в поверхностом слое воды на длине волны 361 нм. Показано, что спектральная подводная освещенность существенно зависит от биомассы озерного фитопланктона.
The results of measurement of underwater spectral irradiance at various depths in different types of intracontinental freshwater lakes, including the Kamginsky Bay of Lake Teletskoye, are presented. The measurements were carried out in summer and autumn 2018. The device for measuring the underwater spectral irradiance is described. Interference light filters with transmission maxima in different parts of the visible spectrum at wavelengths of 303, 361, 590, and 656 nm were used as light selective elements. An abnormally high absorption of light at a wavelength of 361 nm was detected in the pelagial of the Kamga Bay (territory of the Altai State Natural Biosphere Reserve), which is explained by the large amount of coniferous and deciduous wood rotting on the shores and flooded in the pelagial of the Bay and releasing phenolic compounds. The found dependence of the underwater spectral irradiance on depth is presented in the tabular form. It is shown that the underwater spectral irradiance significantly depends on the biomass of lake phytoplankton.
DYNAMICS OF MICROPHYSICAL PARAMETERS OF THE PYROLYSIS SMOKE BASED ON THE RESULTS OF INVERSION OF AEROSOL SCATTERING AND EXTINCTION COEFFICIENTS IN THE BIG AEROSOL CHAMBER OF IAO SB RAS
Authors: ВЕРЕТЕННИКОВ В.В. , УЖЕГОВ В.Н. , ШМАРГУНОВ В.П. 
Published: September 2024

Исследована временная изменчивость микрофизических параметров пиролизного дыма, восстановленных при обращении характеристик аэрозольного рассеяния и ослабления. В дымовом аэрозоле, полученном в результате термического разложения древесины сосны в режиме низкотемпературного пиролиза в Большой аэрозольной камере ИОА СО РАН, проведены измерения поляризационных индикатрис рассеяния и спектральных коэффициентов ослабления. С помощью разработанного алгоритма обращения данных оптических измерений восстановлены микроструктура и комплексный показатель преломления пиролизного дыма. В качестве анализируемых параметров микроструктуры рассматривались объемная концентрация и средний радиус частиц с разделением на субмикронную и грубодисперсную фракции. Исследована временная изменчивость микрофизических параметров дымового аэрозоля в течение 65 ч. Установлено, что вещественная часть показателя преломления находится в окрестности n = 1,55, мнимая часть заключена в интервале 0,007 < k < 0,009. Средний радиус субмикронных частиц изменяется в узком диапазоне 0,137-0,146 мкм. В процессе старения дыма средний радиус частиц суммарного ансамбля монотонно возрастал от 0,19 до 0,6 мкм преимущественно за счет относительного увеличения содержания грубодисперсного аэрозоля. Данные о комплексном показателе преломления и размерах дымовых частиц важны для оценки радиационного форсинга аэрозоля, совершенствования климатических моделей и алгоритмов оптического дистанционного зондирования.
Measurements of polarization scattering phase functions and spectral extinction coefficients were carried out in smoke aerosols formed as a result of thermal decomposition of pine wood in the mode of low-temperature pyrolysis in the Big Aerosol Chamber (BAC) of IAO SB RAS. Using the developed algorithm for inverting optical measurements, the microstructure and complex refractive index of pyrolysis smoke are retrieved. The volume concentration and the mean radius of particles are analyzed microstructure parameters, with division into fine and coarse fractions. The temporal variability of the microphysical parameters of smoke aerosol is studied for 65 hours. It has been established that the real part of the refractive index is in the vicinity of n = 1.55, and the imaginary part is in the range 0.007 < k < 0.009. The mean radius of fine particles varies in the narrow range 0.137-0.146 mm. During smoke aging, the mean particle radius of the total ensemble monotonically increased from 0.19 to 0.6 mm, mainly due to a relative increase in the content of coarse aerosol. Results of this work are important for estimation of the radiative forcing of aerosol, improvement of climate models and algorithms of remote optical sounding.
AIR COMPOSITION OVER THE RUSSIAN ARCTIC. 3 - TRACE GASES
Authors: АНТОХИНА О.Ю. , АНТОХИН П.Н. , АРШИНОВА В.Г. , АРШИНОВ М.Ю. , ANCELLET G. , БЕЛАН Б.Д. , БЕЛАН С.Б. , ДАВЫДОВ Д.К. , ИВЛЕВ Г.А. , КОЗЛОВ А.В. , LAW K. , NÉDÉLEC P. , РАССКАЗЧИКОВА Т.М. , PARIS J.D. , САВКИН Д.Е. , СИМОНЕНКОВ Д.В. , СКЛЯДНЕВА Т.К. , ТОЛМАЧЕВ Г.Н. , ФОФОНОВ А.В. 
Published: September 2024

Настоящая статья продолжает цикл исследований состава воздуха над морями Российского сектора Арктики в сентябре 2020 г. Анализируется пространственное распределение следующих малых газовых составляющих: оксида углерода (СО), озона (О3), оксида и диоксида азота (NO, NO2) и диоксида серы (SO2). Показано, что концентрация О3 изменялась в приводном слое (высота 200 м) в диапазоне 18-36 млрд-1, СО - 60-130 млрд-1, NO - 0,005-0,12 млрд-1, NO2 - 0,10-1,00 млрд-1 и SO2 - 0,06-0,80 млрд-1. Над акваториями большинства морей распределение газов по площади было неоднородным, что, скорее всего, обусловливается различиями в поглощении их океаном и особенностями переноса с континента.
Based on the results of a comprehensive experiment conducted in September 2020, the spatial distribution of the following trace gases over the seas of the Russian Arctic are analyzed: carbon monoxide (CO), ozone (O3), nitrogen oxide and dioxide (NO and NO2), and sulfur dioxide (SO2). It is shown that the gas concentrations in the surface air layer over the seas (at a height of 200 m) vary in the range 18-36 ppb for O3, 60-130 ppb for CO, 0.005-0.12 ppb for NO, 0.10-1.00 ppb for NO2, and 0.06-0.80 ppb for SO2. Over most seas, the distribution of the gases across the water area is heterogeneous, which most likely reflects differences in their uptake by the ocean and peculiarities of transport from the continent.
STRUCTURE AND СHARACTERISTICS OF A СB DURING LIGHTNING FORMATION
Authors: СИНЬКЕВИЧ А.А. , ТАРАБУКИН И.А. , ТОРОПОВА М.Л. , МИХАЙЛОВСКИЙ Ю.П. , ВЕРЕМЕЙ Н.Е. , КУРОВ А.Б. , ЮСУПОВ И.Е. , БОЧАРНИКОВ Н.В. , ЛЯЛЮШКИН А.С. , СОЛОНИН А.С. , СТАРЫХ Д.С. 
Published: September 2024

Представлены результаты исследования одиночного грозового облака, которое развивалось в ночное время вблизи побережья Финского залива. С использованием трех метеорологических радиолокаторов, двух грозопеленгационных систем и трехмерной численной модели изучены физические процессы, которые обусловили его электризацию. Показано, что первая молния возникла в период, когда в верхней части облака имелась небольшая область, содержащая частицы крупы. Важнейшую роль в формировании этой области и микроструктуры облака оказали восходящие потоки, что показано как по данным радиолокационных наблюдений, так и численного моделирования. Дальнейшее усиление грозовой деятельности было связано с увеличением объема облака с крупой и градом. Анализ величины заряда отдельных облачных фракций по результатам численного моделирования показал, что градины являлись основными носителями отрицательного заряда.
The article studies a single thundercloud that developed at night near the coast of the Gulf of Finland. Using three meteorological radars, two lightning detection systems, and a 3D numerical model, the physical processes that caused its electrification are analyzed. It is shown that the first lightning occurred during the period when there was a small area containing graupel particles in the upper part of the cloud. Updrafts played an important role in the formation of this area and the microstructure of the cloud, as shown both by radar observations and numerical simulation. Further intensification of thunderstorm activity is associated with an increase in the cloud volume with graupel and hail. Analysis of the charge values of individual cloud fractions based on the results of numerical simulation showed that hailstones are the main carriers of the negative charge.
EFFECT OF RELATIVE AIR HUMIDITY ON THE PROPERTIES OF DIFFUSE PLASMA JETS
Authors: ВИНОГРАДОВ Н.П. , ТАРАСЕНКО В.Ф. 
Published: September 2024

Исследовано влияние относительной влажности воздуха на свойства плазменных диффузных струй (ПДС), инициируемых емкостным разрядом при давлении 0,03-1 торр, которые являются аналогами столбчатых спрайтов. Для этого ПДС фотографировались при различных давлениях, а также регистрировались спектры излучения в УФ-, видимой и ИК-областях. Показано, что снижение относительной влажности воздуха при давлении менее 0,1 торр способствует сохранению красного цвета ПДС. Оценка среднего количества красных и синих пикселей на фотографиях подтверждает данный результат. Установлено, что увеличение приведенной напряженности электрического поля вызывает изменение цвета и спектра ПДС за счет роста интенсивности излучения полос первой отрицательной системы азота.
The paper is devoted to the study of the effect of relative air humidity on the color of diffuse plasma jets (DPJs) initiated by a capacitive discharge at pressures of 0.03-1 torr, which are analogues of columnar sprites. Photographs and emission spectra of DPJs are given, as well as a photograph of a sprite. The results of the study showed that a decrease in the relative air humidity at pressures less than 0.1 torr contributes to the preservation of the red color of DPJs. Quantifying the average number of red and blue pixels in the photographs confirms this result. It has been established that an increase in the reduced electric field leads to a change in the color and spectrum of the periodic domain structure due to an increase in the intensity of the emission of the bands of the first negative nitrogen system.
ANALYSIS OF MIXING RATIOS OF GREENHOUSE CARBON-CONTAINING GASES AT THE ATMOSPHERIC MONITORING STATION OF ST. PETERSBURG STATE UNIVERSITY
Authors: ФОКА С.Ч. , МАКАРОВА М.В. , ПОБЕРОВСКИЙ А.В. , ИОНОВ Д.В. , АБАКУМОВ Е.В. 
Published: September 2024

С целью исследования временных вариаций концентраций углеродсодержащих газов, а также выявления влияющих на них факторов был проведен анализ локальных измерений концентраций СО2, СН4 (январь 2013 г. - январь 2020 г.) и СО (январь 2013 г. - январь 2019 г.) в атмосферном воздухе на станции мониторинга СПбГУ. В анализе учитывались тренд и сезонные осцилляции. Линейные тренды СО2, СН4 и СО, которые составили 2,42 ppm/год (0,60%); 8,6 ppb/год (0,49%); -3,8 ppb/год (-2,2%) соответственно, хорошо согласуются с независимыми оценками как глобальных/фоновых изменений, так и изменений на урбанизированных территориях. Анализ эмиссионного соотношения СО/СО2 подтвердил, что доминирующим антропогенным источником, влияющим на состав атмосферного воздуха в районе станции мониторинга СПбГУ, является автотранспорт. Результаты, представленные в работе, могут быть использованы для валидации атмосферных моделей, а также для независимых оценок потоков парниковых газов.
In order to study temporal variations in the mixing ratios of greenhouse carbon-containing gases and factors influencing them, local measurements of CO2, CH4 (January 2013 - January 2020), and CO (January 2013 - January 2019) mixing ratios in atmospheric air at the St. Petersburg State University station are analyzed. For this analysis, the trend and seasonal oscillations are taken into account. Linear trends for CO2, CH4, and CO, which are 2.42 ppm/year (0.60%), 8.6 ppb/year (0.49%), and -3.8 ppb/year (-2.2%), respectively, are in a good agreement with independent estimates for both global/background changes and changes in urban area. The analysis of the CO/CO2 emission ratio confirmed that motor vehicles are the dominant anthropogenic source affecting the composition of atmospheric air in the area of the St. Petersburg State University monitoring station. The results presented in this work can be used for validation of atmospheric models, as well as for independent estimations of greenhouse gas fluxes.
SENSITIVITY OF THE ANTARCTIC POLAR VORTEX TO TEMPERATURE CHANGES IN THE LOWER SUBTROPICAL STRATOSPHERE
Authors: ЗУЕВ В.В. , МАСЛЕННИКОВА Э.А. , САВЕЛЬЕВА Е.С. , ПАВЛИНСКИЙ А.В. 
Published: September 2024

Полярные вихри играют существенную роль в распределении стратосферного озона, движении воздушных масс в полярной и субполярной стратосфере и температурном режиме над полярной областью. Антарктический полярный вихрь формируется осенью, достигая пика своей устойчивости в начале весны. Поздней весной, когда он ослабевает, усиливается влияние на него нижней субтропической стратосферы. В данной работе рассмотрена роль изменений температуры нижней субтропической стратосферы в усилении антарктического полярного вихря. С помощью корреляционного анализа на основе данных реанализа ERA5 выявлено существенное увеличение влияния незначительных изменений температуры нижней субтропической стратосферы на динамику антарктического полярного вихря во второй половине ноября.
The polar vortices play a significant role in the distribution of stratospheric ozone, the movement of air masses in the polar and subpolar stratosphere, and temperature changes over the polar region. The Antarctic polar vortex forms in autumn and reaches its peak intensity in early spring. In late spring, when this vortex weakens, the influence of the lower subtropical stratosphere increases. We consider the effect of temperature changes in the lower subtropical stratosphere on the Antarctic polar vortex strengthening. Using correlation analysis and ARA5 reanalysis data, we show a significant increase in the effect of minor temperature changes in the lower subtropical stratosphere on the Antarctic polar vortex dynamics in the second half of November.
MEASUREMENTS OF ATMOSPHERIC PARAMETERS ON EXTENDED PATHS. III. EXPERIMENTAL TESTS OF THE ADAPTIVE OPTICS SYSTEM PROTOTYPE
Authors: БОЛЬБАСОВА Л.А. , БОРЗИЛОВ А.Г. , КАЗАКОВ Д.В. , ЛУКИН В.П. , СОИН Е.Л. 
Published: September 2024

Настоящая работа продолжает цикл экспериментальных исследований флуктуаций параметров оптических волн на протяженных трассах. Изучаются возможности применения системы адаптивной оптики для фокусировки лазерного излучения на протяженных трассах в атмосфере. Представлена и описана система адаптивной оптики, входящей в состав гибридной системы, обеспечивающей фокусировку лазерного пучка излучения на протяженной атмосферной трассе. Система фокусировки на основе датчика волнового фронта Шэка-Гартмана, деформируемого управляемого зеркала и корректора наклонов волнового фронта реализует алгоритм фазового сопряжения по сигналу от точечного опорного источника. Полученные результаты показывают как возможности, так и ограничения для эффективной работы системы на протяженной турбулентной трассе.
This work continues the series of experimental studies of fluctuations of the parameters of optical waves along extended paths. In this part, we study possibilities of using an adaptive optics system for focusing laser radiation along long paths in the atmosphere. The adaptive optics system is described, which is part of a hybrid system that provides focusing of a laser radiation beam along an extended atmospheric path. A focusing system, which uses a Shack-Hartmann wavefront sensor, a deformable controllable mirror, and a wavefront tilt corrector implements a phase conjugation algorithm based on a signal from a point reference source. To accompany the experiment, optical and acoustic meters of the level of turbulence and wind speed were used. The results show both opportunities and limitations for the efficient operation of the system on a long turbulent path.