Том 27, номер 01, статья № 10

Аннотация:

С помощью поляризационного спектронефелометра в Большой аэрозольной камере ИОА СО РАН (1800 м³) проведены измерения спектральных коэффициентов углового аэрозольного рассеяния в смешанных дымах в ходе их 3-суточной эволюции. Дымы формировались при смешении продуктов термического разложения хвойных древесных материалов от источников низкотемпературного пиролиза (~ 400°С) и высокотемпературного открытого горения с пламенем (~ 800°С). По данным решения обратной задачи исследованы особенности формирования дисперсного состава дымов и комплексного показателя преломления частиц для трех интервалов дисперсности.
Показано, что динамика формирования и эволюции смешанных дымов кардинальным образом определяется вкладом в оптические свойства сильнопоглощающей микродисперсной фракции частиц (радиусы < 150 нм, близкий к саже показатель поглощения вещества частиц ~ 0,4–0,8). Частицы средне- и крупнодисперсных размеров (более 200 нм) являются умеренно- и слабопоглощающими: показатель поглощения ~ 0,03¸0,15. Поглощательная способность смешанного дыма высока, и альбедо однократного рассеяния достигает низких значений ~ 0,60¸0,45, уменьшаясь при выстаивании дыма. При дымообразовании формируются двухмодальные распределения частиц по размерам со средне- (350–400 нм) и крупнодисперсной ~ 760 нм модами. При длительном выстаивании спектр размеров характеризуется одной модой дыма ~ 600 нм, а эффективный радиус частиц возрастает от 160 до 330 нм. Показано, что взаимная динамика объемных коэффициентов обратного рассеяния и ослабления, альбедо однократного рассеяния и эффективного радиуса частиц описывается статистически значимыми линейными корреляционными связями.

Ключевые слова:

смешанный дым, поляризационная спектронефелометрия, обратная задача, распределение частиц по размерам, комплексный показатель преломления, сажа

Список литературы:

1. Кондратьев К.Я., Григорьев Ал.А. Лесные пожары как компонент природной экодинамики // Оптика атмосф. и океана. 2004. Т. 17, № 4. С. 279–292.
2. Конев Э.В. Физические основы горения растительных материалов. Новосибирск: Наука, 1977. 237 с.
3. Гришин А.М. Математическое моделирование лесных пожаров и новые способы борьбы с ними. Новосибирск: Наука, 1992. 408 с.
4. Самсонов Ю.Н., Беленко О.А., Иванов В.А. Дисперсные и морфологические характеристики дымовой аэрозольной эмиссии от пожаров в бореальных лесах Сибири // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 6. С.423–431.
5. Аэрозоль и климат / Под ред. К.Я. Кондратьева. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 542 с.
6. Розенберг Г.В. Тонкодисперсный аэрозоль и климат // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1982. Т. 18, № 11. С.1192–1198.
7. Jacobson M.Z. Strong radiative heating due to the mixing slate of black carbon in atmospheric aerosols // Nature (Gr. Brit.). 2001. V. 409. P. 695–697.
8. Козлов В.С., Панченко М.В., Яушева Е.П. Субмикронный аэрозоль и сажа приземного слоя в суточном ходе // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 7. С. 561–568.
9. Kozlov V.S., Panchenko M.V., Yausheva E.P. Mass fraction of Black Carbon in submicron aerosol as an indicator of influence of smokes from remote forest fires in Siberia // Atmos. Environ. 2008. V. 42, N 11. P. 2611–2620.
10. Bond T.C., Bergstrom R.W. Light absorption by carbonaceous particles: an investigative review // Aer. Sci. and Technol. 2006. V. 40, N 1. P. 27–67.
11. Рахимов Р.Ф., Макиенко Э.В. Некоторые методические дополнения к решению обратной задачи для восстановления параметров дисперсной структуры дымов смешанного состава // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 3. С. 183–190.
12. Рахимов Р.Ф., Макиенко Э.В., Шмаргунов В.П. Вариации оптических постоянных и спектра размеров дымовых аэрозолей, образованных при термическом разложении разносортных древесных материалов // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 4. С. 248–258.
13. Рахимов Р.Ф., Макиенко Э.В., Козлов В.С. Влияние коры древесных материалов на оптико-микрофизиче-ские свойства пиролизных дымов // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 5. С. 412–418.
14. Рахимов Р.Ф., Макиенко Э.В., Панченко М.В. Оптико-микрофизические свойства смешанных дымов от нескольких разнесенных источников // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 8. С. 675–684.
15. Рахимов Р.Ф., Козлов В.С., Шмаргунов В.П. О временной динамике комплексного показателя преломления и микроструктуры частиц по данным спектронефелометрических измерений в смешанных дымах // Оптика атмосф. и океана. 2011. Т. 24, № 10. С. 887–897.
16. Козлов В.С., Шмаргунов В.П., Тумаков А.Г., Панченко М.В., Рахимов Р.Ф. Угловой поляризационный спектронефелометр APSN-02 для изучения оптико-микрофизических свойств атмосферного субмикронного аэрозоля // Аэрозоли Сибири. XVIII Рабочая группа: Тезисы докл. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2011. С. 78.
17. Макиенко Э.В., Наац Э.В. Обратные задачи аэрозольного светорассеяния применительно к лазерной локации атмосферных загрязнений приземного слоя // Проблемы дистанционного зондирования атмосферы. Томск: ИОА СО АН СССР, 1976. C. 42–51.
18. Рахимов Р.Ф., Козлов В.С., Тумаков А.Г., Шмаргунов В.П. Оптические и микрофизические свойства пиролизного дыма по данным оптических измерений 4-волновым спектронефелометром // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 12. С. 1045–1053.
19. Зуев В.Е., Креков Г.М. Оптические модели атмосферы. Современные проблемы атмосферной оптики. Т. 2. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 256 с.
20. Самойлова С.В., Балин Ю.С., Коханенко Г.П., Пеннер И.Э. Исследование вертикального распределения тропосферных аэрозольных слоев по данным многочастотного лазерного зондирования. Часть 3. Спектральные особенности вертикального распределения оптических характеристик аэрозоля // Оптика атмосф. и океана. 2011. Т. 24, № 3. С. 216–223.
21. Бычков В.В., Пережогин А.С., Пережогин А.С., Шевцов Б.М., Маричев В.Н., Матвиенко Г.Г., Белов А.С., Черемисин А.А. Лидарные наблюдения появления аэрозолей в средней атмосфере Камчатки в 2007–2011 гг. // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 1. С. 87–93.
22. Матвиенко Г.Г., Погодаев В.А. Оптика атмосферы и океана – неоконченный урок взаимодействия оптического излучения со средой распространения // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 1. С. 5–10.
23. Матвиенко Г.Г., Банах В.А., Бобровников С.М., Бур-лаков В.Д., Веретенников В.В., Кауль Б.В., Креков Г.М., Маричев В.Н. Развитие технологий лазерного зондирования атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, № 10. С. 915–930.
24. Горчаков Г.И., Емиленко А.С., Свириденков М.А. Однопараметрическая модель приземного аэрозоля // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1981. Т. 17, № 1. С. 39–49.
25. Веретенников В.В., Кабанов М.В., Панченко М.В., Фа-деев В.Я. Применение однопараметрической модели дымки в задачах лазерного зондирования // Оптика атмосф. 1988. Т. 1, № 2. С. 25–32.