Том 34, номер 01, статья № 4

Аннотация:

С целью изучения возможностей турбулентного лидара был поставлен эксперимент, в котором использовались система УОР-4, измерительный метеорологический комплекс и температурный профилемер МТР-5. С помощью лидара с интервалом 15 с определялся профиль структурной постоянной показателя преломления C_n² до высоты 2 км. Регистрировалась интенсивность динамической турбулентности при усилении ветра над пересеченной местностью. В условиях неупорядоченной конвекции лидар позволял наблюдать подъем термиков у поверхности земли и формирование кучевых облаков в пограничном слое. В условиях упорядоченной конвекции лидар регистрировал квазипериодические колебания C_n² (ячейки Бенара), представляющие собой стационарную волну. При устойчивой температурной стратификации, когда число Ричардсона меньше 1/4, турбулентный лидар фиксировал появление волны Кельвина–Гельмгольца.

Ключевые слова:

атмосферная турбулентность, атмосферные волны, увеличение обратного рассеяния, лидар

Список литературы:

1. Виноградов А.Г., Гурвич А.С., Кашкаров С.С., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. «Закономерность увеличения обратного рассеяния волн». Свидетельство на открытие № 359. Приоритет открытия: 25 августа 1972 г. в части теоретического обоснования и 12 августа 1976 г. в части экспериментального доказательства закономерности. Государственный реестр открытий СССР // Бюлл. изобретений. 1989. № 21.
2. Виноградов А.Г., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. Эффект усиления обратного рассеяния на телах, помещенных в среду со случайными неоднородностями // Изв. вузов. Радиофиз. 1973. Т. 16, № 7. С. 1064–1070.
3. Кравцов Ю.А., Саичев А.И. Эффекты двукратного прохождения волн в случайно неоднородных средах. // Успехи физ. наук. 1982. Т. 137, вып. 3. С. 501–527.
4. Гурвич А.С. Лидарное зондирование турбулентности на основе усиления обратного рассеяния // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2012. Т. 48, № 6. С. 655–665.
5. Гурвич А.С. Лидарное позиционирование областей повышенной турбулентности ясного неба // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2014. Т. 50, № 2. С. 166–174.
6. Банах В.А., Разенков И.А. Лидарные измерения усиления обратного рассеяния // Опт. и спектроскоп. 2016. Т. 120, № 2. С. 339–348.
7. Разенков И.А. Турбулентный лидар. I. Конструкция // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 1. С. 41–48; Rаzenkov I.А. Turbulent lidar: I – Desing // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 3. P. 273–280.
8. Razenkov I.A., Banakh V.A., Gorgeev E.V. Lidar “BSE-4” for the atmospheric turbulence measurements. Proc. SPIE. V. 10833. DOI: 10.1117/12.2505183 (last access: 20.09.2020).
9. Разенков И.А., Надеев А.И., Зайцев Н.Г., Гордеев Е.В. Ультрафиолетовый турбулентный лидар УОР-5 // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 4. С. 289–297; Razenkov I.A., Nadeev A.I., Zaitsev N.G., Gordeev E.V. Turbulent UV Lidar BSE-5 // Atmos. Ocean. Opt. 2020. V. 33, N 4. P. 406–414.
10. Гурвич А.С., Кон А.И., Миронов В.Л., Хмелевцов С.С. Лазерное излучение в турбулентной атмосфере. М.: Наука, 1976. 280 с.
11. Разенков И.А. Экспериментальная оценка пика увеличения обратного рассеяния // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 11. С. 874–879.
12. Воробьев В.В. О применимости асимптотических формул восстановления параметров «оптической» турбулентности из данных импульсного лидарного зондирования. I. Уравнения // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 10. С. 870–875; Vorob’ev V.V. On the applicability of asymptotic formulas of retrieving “optical” turbulence parameters from pulse lidar sounding data: I – Equations // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 2. P. 156–161.
13. Разенков И.А. Оценка интенсивности турбулентности из лидарных данных // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 1. С. 1–9; Razenkov I.A. Estimation of the turbulence intensity from lidar data // Atmos. Ocean. Opt. 2020. V. 33, N 3. P. 245–253.
14. Разенков И.А. Оптимизация параметров турбулентного лидара // Оптика атмосф. и океана. 2019. Т. 32, № 1. С. 70–81; Razenkov I.A. Optimization of parameters of a turbulent lidar // Atmos. Ocea. Opt. 2019. V. 32, N 3. P. 349–360.
15. Разенков И.А. Специфика зондирования пограничного слоя атмосферы турбулентным лидаром // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 8. С. 643–648.
16. Разенков И.А. Турбулентный лидар. II. Эксперимент // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 2. С. 81–89; Rаzenkov I.А. Turbulent lidar: II –Experiment // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 3. P. 281–289.
17. Шустер Г.Г. Детерминированный хаос: Введение. М.: Мир, 1988. 240 с.
18. Носов В.В., Лукин В.П., Ковадло П.Г., Носов Е.В., Торгаев А.В. Оптические свойства турбулентности в горном пограничном слое атмосферы. Новосибирск: Изд-во СО РАН. 2016. 153 с.
19. Nosov V.V. Atmospheric turbulence in the anisotropic boundary layer // Optical Waves and Laser Beams in the Irregular Atmosphere. Boca Raton, London, New York: Taylor & Francis Group, CRC Press. 2018. Ch. 3. P. 67–180.
20. Gimmestad G.G., Roberts D.W., Stewart J.M., Wood J.W. Development of a lidar technique for profiling optical turbulence // Opt. Engineer. 2012. V. 51(10). P. 101713.
21. URL: https://lop.iao.ru/ (last access: 20.09.2020).
22. URL: http://attex.net/RU/mtp5.php (last access: 20.09.2020).
23. Шметер С.М. Физика конвективных облаков. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 232 с.
24. Шакина Н.П. Гидродинамическая неустойчивость в атмосфере. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 308 с.
25. Госсард Э., Хук У. Волны в атмосфере. М.: Мир, 1978. 532 с.
26. Miles J.W. On the stability of heterogeneous shear flow // J. Fluid Mech. 1961. V. 10, N 4. P. 496–509.
27. Одинцов С.Л. Особенности движений нижнего слоя атмосферы при прохождении внутренних гравитационных волн // Оптика атмосф. и океана. 2002. Т. 15, № 12. С. 1131–1136.
28. Динамика волновых и обменных процессов в атмосфере / Чхетиани О.Г., Горбунова М.Е., Куличкова С.Н., Репина И.А. (ред.). М.: ГЕОС, 2017. 508 с.
29. Шакина Н.П., Иванова А.Р. Прогнозирование метео­рологических условий для авиации. М.: ТРИАДА ЛТД, 2016. 312 с.