Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Исследование прозрачности атмосферы в горных условиях в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитных волн

ВАК РФ 25.00.30, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Исследование прозрачности атмосферы в горных условиях в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитных волн"

Зашакуев Заур Тимурович

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЗРАЧНОСТИ АТМОСФЕРЫ В ГОРНЫХ УСЛОВИЯХ В УЛЬТРАФИОЛЕТОВОМ ДИАПАЗОНЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

25.00.30 - Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

- 2 СЕН 2010

НАЛЬЧИК 2010

004607749

Работа выполнена в ГУ «Высокогорный геофизический институт»

Росгидромета

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Аджиев Анатолий Хабасович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Куповых Геннадий Владимирович

кандидат физико-математических наук Ксенофонтов Александр Семёнович

Ведущая организация: Главная геофизическая обсерватория им. Воейкова

г. Санкт-Петербург

Защита состоится 17 сентября 2010 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д.327.001.01 при Высокогорном геофизическом институте по адресу: 360030, КБР, г. Нальчик, пр. Ленина, 2

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Высокогорного геофизического института. Автореферат разослан 14 августа 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, /лу / доктор фнз.-мат. наук А.В. Шаповалов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Проблема прозрачности атмосферы является, по-существу, основной проблемой оптики атмосферы. Историческое развитие этой проблемы выдвинуло ряд вопросов, превратившихся затем в кардинальные области физики, как, например, молекулярное рассеяние света.

Практическая важность исследования прозрачности атмосферы общеизвестна и связана с возникшей необходимостью практического использования ультрафиолетового (УФ) спектрального диапазона. Нужды авиации, метеорологии, астрономии, космической физики и ряда других областей науки и техники неразрывно связаны с этой проблемой. В последнее время появились отдельные образцы военной техники, например пеленгаторы ракет, работающие в солнечно слепой части спектра.

Однако, несмотря на почти двухсотлетнюю историю исследований прозрачности атмосферы, вопрос еще далек от полного разрешения. Ультрафиолетовый диапазон ранее был исследован поверхностно и первые же практические работы в нем показали, что принятая официально в настоящее время модель поглощения не соответствует полученным экспериментальным результатам.

Одной из причин, тормозящих развитие этого раздела атмосферной оптики, является преждевременное низведение его в силу необходимости до уровня прикладной области, выполняющей узкослужебную роль, и порою из-за несовершенства методики, выполняющей ее весьма неудовлетворительно. В ультрафиолетовой области наиболее резко выявляются многие оптические свойства различных компонент атмосферы (рассеяние и собственно поглощение).

Выбор солнечно-слепого ультрафиолетового диапазона спектра имеет ряд преимуществ, в частности, он позволяет обеспечить работу против Солнца, что недоступно никакой другой оптической системе. Наиболее перспективен данный диапазон для создания информационных систем на воздушных носителях всех типов. В частности, вследствие фильтрации солнечного излучения озоновым слоем возможно построение смотрящих, а не сканирующих систем, что важно для построения информационной системы в ближней зоне, где времени для сканирования нет.

Есть основания использовать уникальные возможности ультрафиолетового диапазона для работы в условиях повышенной влажности, в тумане и даже внутри облаков.

Атмосфера над горами характеризуется экстремальными величинами параметров, происходящими из самих физических условий в горной местности: значительный контраст освещенности склонов, различия в солнечной экспозиции склонов, температурный градиент, влияние орографии местности на прилежащий слой атмосферы, особенности поведения атмосферно-электрических параметров.

Важным параметром атмосферы горной местности является величина солнечной радиации. Известно, что большая часть аэрозолей и пыли приходится на нижний слой атмосферы толщиной 1-2 км. Кроме того, с высотой убывает оптическая плотность атмосферы. Все это приводит к тому, что поверхности горных склонов достигает больше солнечной энергии; в свою очередь это ведет к большим температурным контрастам между освещенными и неосвещенными участками поверхности склонов.

Особенности атмосферы в горной местности приводят к тому, что прозрачность атмосферы может меняться быстро и в значительных пределах. Кроме того, орографические особенности могут приводить к возникновению устойчивых аэрозольных облаков, тогда как термическая неустойчивость может вызвать быстрое рассеяние искусственных аэрозольных образований.

В силу недостаточной исследованности прозрачности атмосферы в горных условиях в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитных волн, отметим необходимость этих исследований при создании систем различного назначения, в том числе и активно работающих в ультрафиолетовом диапазоне спектра, так как их воздействие оказывает прямое влияние на тактико-технические характеристики создаваемых образцов техники и может создать ситуацию, сводящую их эффективность к нулю.

Цель работы

Целью настоящей работы является проведение теоретических и экспериментальных исследований прозрачности атмосферы в горных условиях в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитных волн:

- изучение влияния характеристик трасс (наличие облачного покрова, изменение зенитного угла, длины волны и т.д.) на пропускание атмосферы горной местности;

- исследование фоново-целевой обстановки в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитных волн в горных условиях;

- выявление общих закономерностей и особенностей распространения ультрафиолетового излучения в горах, а также через облака.

Для достижения цели работы были поставлены и решены следующие задачи:

¡.Экспериментально изучена тонкая структура коэффициента ослабления ультрафиолетового излучения приземными слоями атмосферы.

2. Выполнены расчетные оценки прозрачности атмосферы для горной местности (высота 2100 м над уровнем моря) при различных характеристиках трассы.

3. Собран комплекс аппаратуры для исследования прозрачности атмосферы в горных условиях в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитных волн.

4. Разработана программа-методика проведения экспериментов и измерений и проведены испытания по изучению интенсивности УФ излучения от эталонных источников излучения сквозь облачный покров и

при чистой атмосфере.

5. Исследована фоново-целевая обстановка в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитных волн в горных условиях.

6. Выявлены общие закономерности особенностей распространения ультрафиолетового излучения в горах, а также через облака.

Научная новизна

В работе впервые получены следующие результаты:

1. Подтвержден факт отсутствия существенного поглощения ультрафиолетового излучения на водяных парах и показана возможность обеспечения работы оптических систем в данном спектральном диапазоне в условиях тумана и облачности (на дальностях до нескольких км).

2. Экспериментально доказана возможность осуществления ультрафиолетовой связи не только в тумане и в условиях осадков типа снег и дождь, но и внутри облака.

3. Экспериментально показана возможность определения направления на источник ультрафиолетового излучения в облаке с точностью до единиц градусов.

4. Подтверждена возможность проведения ультрафиолетовой локации в сложных метеоусловиях, в частности, для решения проблемы посадки летательных аппаратов при низкой облачности.

Практическая ценность

В работе представлен широкий комплекс теоретических и экспериментальных исследований прозрачности атмосферы в горных условиях в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитных волн. Полученные данные представляют научный и практический интерес и могут быть использованы для решения задач, связанных с проблемами распространения оптического излучения в атмосфере, позволяющих повысить эффективность работы оптико-электронных систем с учетом пропускания оптического излучения в ультрафиолетовой области электромагнитных волн при их использовании в горной местности.

Результаты исследования распространения ультрафиолетового излучения в жидкокапельных образованиях (туманы, облака) в высокогорных условиях внедрены в ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений" (ФГУП "ВНИИОФИ") (г. Москва) и используются для учета особенностей оптических характеристик атмосферы в горной местности:

- при создании методов и средств обеспечения единства прецизионных измерений подстилающей поверхности земли при съемках из космоса;

- при использовании Государственного первичного эталона единиц спектральной плотности энергетической яркости, спектральной плотности силы излучения, спектральной плотности энергетической освещенности в диапазоне длин волн 0,25-25,0 мкм; силы излучения и энергетической освещенности в диапазоне длин волн 0,2-25,0 мкм.

Положения, выносимые на защиту

1. Результаты расчетных оценок прозрачности атмосферы для горной местности (высота 2100 м над уровнем моря) при различных характеристиках трассы.

2. Данные экспериментальных исследований прохождения в горной местности УФ излучения от эталонных источников через облачный покров и при чистой атмосфере с различных позиций.

3. Данные экспериментальных исследований фоново-целевой обстановки в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитных волн в горных условиях.

4. Результаты исследований по выявлению общих закономерностей и особенностей распространения ультрафиолетового излучения в атмосфере в горах, а также через облака.

Апробация полученных результатов

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-практических конференциях и семинарах:

1. XXIII Международной конференции «Уравнения состояния вещества», Эльбрус, 2008 г.

2. XXIV Международной конференции «Interaction of intense energy fluxes with matter», Эльбрус, 2009 г.

3. IV Всероссийской научной конференции «Наука и устойчивое развитие», Нальчик, 2010 г

4. Научных геофизических семинарах ВГИ.

Личный вклад автора

Автором работы лично:

- проведены теоретические расчеты;

- принято участие в постановке и проведении экспериментов;

- выполнен анализ результатов экспериментальных измерений.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы составляет 145 страниц машинописного текста, включая 82 рисунка, 7 таблиц. Список литературы содержит 109 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, изложена цель исследований, рассматриваются научная новизна и практическая ценность работы. Описываются методы проведения исследования и экспериментов. Сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приводится краткий обзор работ, посвященных исследованиям особенностей распространения ультрафиолетового излучения в горных условиях, т.к. данные условия позволяют избежать влияния наиболее непредсказуемого воздействия на прохождение излучения -аэрозольных образований, вызванных промышленной деятельностью человека, а также необходимых для объективной оценки величины коэффициента затухания УФ излучения в «чистой» атмосфере при прохождении по высотным трассам, влияния на него аэрозольных образований воды, находящихся в атмосфере.

Из проведенного обзора работ следует, что коэффициент ослабления излучения уменьшается по мере увеличения длины волны, т.е. коэффициент прозрачности атмосферы растет при приближении к длине волны (X) 0,3 мкм. Кроме того, в этой области спектра, а именно при X = 0,285 мкм и А, = 0,280 мкм, имеются самые сильные Фраунгоферовые спектральные линии в спектре Солнца. Причем среди них самой глубокой (самое низкое значение яркости дневного фона ~ 10-7 [Вт/см2 ср мкм]) является Фраунпзферовая линия при X = 0,285 мкм. Излучение с X < 242 нм при распространении в кислородосодержащей среде сильно поглощается и своим фотохимическим действием способствует образованию озона, который сам начинает поглощать излучение с X > 242 нм, тем самым ухудшая отношение сигнал/шум. Показано, что коэффициент ослабления б(А.) растет с уменьшением X.

Исходя из проведенного в первой главе анализа определены задачи диссертации. В частности, доказана актуальность проведения исследований прозрачности атмосферы в горных условиях в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитных волн.

Вторая глава диссертационной работы посвящена оценке спектральной прозрачности атмосферы в ультрафиолетовом диапазоне в горных условиях. Рассмотрены климатические особенности горной местности, геофизические модели атмосферы для заданного региона.

При распространении коротковолнового (ультрафиолетового) излучения в атмосфере основными факторами, приводящими к ослаблению излучения, являются молекулярное поглощение и ослабление (поглощение и рассеяние) излучения дисперсной фазой атмосферного аэрозоля.

Основными поглощающими компонентами в ультрафиолетовой области спектра являются кислород и озон. При этом существуют следующие спектральные диапазоны поглощения этими газами:

1. В диапазоне 0.175...0.2 мкм - полосы поглощения Шумана-Рунге для кислорода (02). Коэффициент поглощения на одну молекулу находится в пределах 10"23... 10"22 см .

2. В диапазоне 0.2...0.242 мкм - континуум Герцберга 02. Коэффициент поглощения на одну молекулу находится в пределах 10~24...10~23см2. До 0.26 мкм расположены слабые полосы поглощения

Герцберга для кислорода (02) с коэффициентом поглощения 1(Г24...5'1(Г23 слг .

3. В диапазоне 0.242...0.31 мкм - мощная полоса поглощения Хартли для озона (03) с центром 0.255 мкм. Максимальный коэффициент поглощения в этой полосе составляет 1.08-10"17 см2.

При прохождении через всю атмосферу на поглощение ультрафиолетового излучения значимое влияние оказывает озоновый слой, располагающийся в стратосфере и мезосфере, определяя так называемый "солнечно-слепой" спектральный диапазон. На рисунке 1 приведены спектральная зависимость прозрачности вертикального столба атмосферы и ее составляющие, обусловленные поглощением излучения озоном и молекулярным кислородом. На рисунке 2 приведены такие же зависимости спектральной прозрачности для приземной трассы визирования.

Т

мкм

Рисунок 1 - Спектральная зависимость прозрачности атмосферы по трассе визирования от Н=0 км до Н= 100 км, зенитный угол 0=0°

т

мкм

Рисунок 2 - Спектральная зависимость прозрачности атмосферы по горизонтальной трассе визирования на #=0.01км длиной 1=1 км

Как видно из графиков, прозрачность атмосферы левее 0.24 мкм в основном определяется поглощением излучения кислородом. Слабый коэффициент поглощения 02 в континууме Герцберга (10~24...Ю-23 см2) компенсируется высокой концентрацией молекул кислорода у поверхности Земли (= 5-10""23 см-3), а мощная полоса поглощения озона Хартли с коэффициентом поглощения = 10~17 см2 из-за низкой концентрации молекул Оз оказывает существенно меньшее влияние на общую прозрачность по сравнению с кислородом.

Инженерная методика расчета прозрачности атмосферы в диапазоне 0.22...14 мкм, являющаяся отечественным нормативным документом по оценке прозрачности атмосферы, разрабатывалась ГОИ им. С.И.Вавилова совместно с кооперацией предприятий под эгидой Межведомственного научно-технического координационного совета по целям и фонам. Разработка велась в интересах отработки информационного тракта космического эшелона системы предупреждения о ракетном нападении, и область ее применения прежде всего распространялась на условия наблюдения из космоса. При этом не требовалось особой детализации условий наблюдения в приземном слое, что существенно упростило подход к описанию особенностей пропускания излучения в наиболее оптически изменчивом слое - нижней тропосфере (особенно до высот облаков нижнего яруса - 2 км). Этим обстоятельством объясняются некоторые особенности учета поглощения излучения атмосферными газами в ультрафиолетовой области спектра. В частности, методика не учитывает поглощения ультрафиолетового излучения молекулами 02, хотя влияние этого газа для приземных трасс наблюдения в ультрафиолетовой области спектра, как показано выше, может быть существенным.

В связи с этим нами проведена доработка методики и описанной выше модели расчета прозрачности для ультрафиолетового диапазона длин волн, суть которой изложена ниже.

Для узкополосного излучения состоятельной количественной характеристикой локальных энергетических потерь линии излучения на единицу длины распространения, обусловленных молекулярным поглощением, является объемный коэффициент молекулярного поглощения от (км-1) на заданной длине волны Х0 центра линии. Прозрачность атмосферы т рассчитывается по формуле:

т(А0,Н,у)=ехр{- тт (Л0,Н)/соэ (г)}, (1)

тЛ*<»Н)= ая{Л0,Н)Ш , (2)

где тт - оптическая толща молекулярного поглощения на вертикальной трассе; у - зенитный угол (для у < 75°); Яата - высота оптически активного слоя атмосферы (#атм< 100 км).

При распространении излучения на произвольной наклонной трассе дальностью 1 оптическая толща молекулярного поглощения определяется по формуле

(О

Для проведения расчетов коэффициентов молекулярного поглощения am, оптических толщ тт и прозрачности атмосферы т в данном случае целесообразно использовать метод "line by line", то есть точный расчет вклада всех линий поглощения атмосферных газов для заданной длины волны линии излучения Xq (А, 0 [мкм] = 104 / v0 [см-1])

= a,H)+Sk(H)-Lk(yk-v0,H){A)

i J

где rij{H) - концентрация j-то поглощающего газа на высоте Я; Si}{H) -интенсивность i-й линии поглощения j-то поглощающего газа на высоте Я; L~(у -v0,H) ~ контур г'-й линии поглощения j-то поглощающего газа на

высоте Я; Sk(H) - интенсивность к-то континуума поглощения; Х^-УоД) -контур спектра к-го континуума поглощения.

В качестве основной базы данных по спектроскопическим характеристикам поглощения атмосферных газов, используемых при расчетах методом "line by line", может выступать Атлас линий поглощения в атмосфере HITRAN, созданный на фирме AFRL (Air Force Research Laboratory) или База спектроскопических данных GEISA.

В настоящее время квантомеханические расчеты спектров сложных молекул достигли уровня, сопоставимого с точностью, достижимой в современной спектроскопии высокого и сверхвысокого разрешения. В частности, новейшая база спектральных линий HITRAN-04 позволяет определять положение спектральных линий с точностью 0.3 см"1. Такая точность, приемлемая для большинства практических нужд, предполагает определение длины волны до пятого знака, а также уточнение такой характеристики как модовый состав лазерного излучения, показатель преломления окружающей среды. Здесь же отметим, что в электронных спектрах, то есть в ультрафиолетовом диапазоне, тонкая структура спектров проявляется не везде и выражена не так сильно.

Можно утверждать, что точность прогноза молекулярного поглощения (МП) зависит от точности задания концентраций газовых поглотителей атмосферы (Н20, Оз , СН4 и т д), обладающих большой изменчивостью (в отличие от таких газов как СО2, О2, N2, концентрация которых относительно стабильна). В целом, можно считать, что количественные оценки МП могут быть проведены с достаточно высокой точностью, если заданы высотные профили изменчивых компонент атмосферы, прежде всего водяного пара. Это также означает, что в тех

участках спектра, где преобладает влияние Н20, 03 и др., однозначный прогноз невозможен, необходим статистический подход и обращение к модельным профилям.

Труднейшей задачей в проблеме прогноза атмосферной прозрачности является атмосферный аэрозоль - одна из оптически активных и в то же время изменчивых компонент атмосферы. Эти трудности значительно усугубляются тем обстоятельством, что оптические свойства аэрозоля являются чрезвычайно сложным объектом исследования.

Нами выполнены расчетные оценки прозрачности атмосферы для горной местности (высота 2100 м над уровнем моря) при различных характеристиках трассы, результаты которых приведены во второй главе диссертации. Условия расчетов приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Исходные данные для расчетных оценок прозрачности атмосферы для горной местности и различных трасс.

Геометрические параметры трасс визирования

Высота наблюдения над уровнем моря, м 2100

Зенитные углы линии визирования, град 80, 78, 75,70

Протяженность оцениваемых трасс, м 200, 370, 550, 650,1050, 1500

Спектральные интервалы, мкм 0,2-0,35;

Сезон лето

Метеорологическая дальность видимости (МДВ), км 20...30; 3...5; 0,1...0,2

Модель атмосферы «горная»

В результате получено, что уменьшение зенитного угла распространения УФ излучения для длин волн 0,21...0,35 мкм приводит к возрастанию его пропускания в атмосфере. Увеличение пропускания УФ излучения с уменьшением зенитного угла составляет примерно 18% на 1 град'1. Некоторые результаты расчетов для МДВ, равной 23 км и разных зенитных угаов представлены на рисунках 3,4.

На основании выполненных нами расчетов и построенных графиков можно сделать следующие выводы, что для всех взятых нами трасс с увеличением длины волны пропускание атмосферы горной местности увеличивается. При этом, чем больше метеорологическая дальность видимости, тем больше пропускание атмосферы независимо от зенитного угла, а при одной и той же метеорологической дальности видимости с разньми зенитными углами, пропускание атмосферы практически не изменяется.

■Д=0.2ш Д0.37 км ДЮ.55Ш

Д=1.05ш Д=1.5км

Рисунок 3 - Спектры пропускания для различных дистанций и МДВ=23 км, зенитный угол 80°.

021 0 22 0 23 0 24 0.25 0 28 0.27 0 28 0.29 0.30 0.31 0.32 0.33 0 34 0.35

А, мм

Рисунок 4- Спектры пропускания для различных дистанций и МДВ=23 км, зенитный угол 70°.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований по изучению интенсивности УФ излучения от эталонных источников излучения сквозь облачный покров и при чистой атмосфере с различных позиций в горной местности; данные экспериментальных исследований фоново-целевой обстановки в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитных волн в горных условиях; результаты исследований по выявлению общих закономерностей, особенностей распространения ультрафиолетового излучения в горах, а также через облака.

Экспериментальные работы по выявлению общих закономерностей и особенностей распространения ультрафиолетового излучения проводились в предгорьях Кавказа, а также в условиях горной местности Северного Кавказа.

При проведении экспериментальных работ использовалась следующая измерительная и вспомогательная аппаратура: УФ радиометр; 2 типа спектральных фильтров из цветного стекла; эталонный источник излучения УФ диапазона, предназначенный для калибровки УФ радиометра; тепловизор-радиометр дальнего ИК диапазона, предназначенный для наведения поля зрения УФ радиометра в темное время суток; цифровая видеокамера видимого диапазона, предназначенная для наведения поля зрения УФ радиометра в светлое время суток; мониторы для визуального просмотра регистрируемых изображений в УФ и ИК диапазонах; лазерный дальномер; спутниковый приемник GPS для координатной привязки точек расположения измерительной аппаратуры. Дополнительное оборудование: 12

опорно-поворотное устройство для размещения оптической измерительной аппаратуры; полигонная ПЭВМ; комплект соединительных кабелей; электрогенератор 2,5 кВт; источники питания (аккумуляторы). Используемые в работе приборы и оборудование имеют соответствующие действующие метрологические аттестаты.

Для организации экспериментальных работ по изучению прохождения излучения ультрафиолетового диапазона спектра через атмосферу в горных условиях была разработана программа-методика их проведения.

Эксперименты по исследованию прозрачности атмосферы в горных условиях в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитных волн проводились в три этапа по общей, приведенной выше, программе-методике.

На первом этапе была изучена интенсивность УФ излучения от эталонных источников излучения сквозь облачный покров и при чистой атмосфере с различных позиций в горной местности.

На втором этапе была исследована фоново-целевая обстановка в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитных волн в горных условиях.

На третьем этапе проведены экспериментальные работы по выявлению общих закономерностей и особенностей распространения УФ излучения в горной местности.

Изучение интенсивности УФ излучения от эталонных источников излучения сквозь облачный покров и при чистой атмосфере с различных позиций в горной местности.

Для испытаний была выбрана трасса на высоте 2200 2000 м с расположением первой позиции на вершине горы, откуда открывается прямая видимость на автомобильную дорогу на расстояние до 4000 м. Особенностью ее является то, что облачный покров проходит на меньшей высоте через расположенное рядом ущелье и в дальнейшем периодически закрывает трассу, на которой проводятся эксперименты. Испытания были проведены в течение светового дня. Было выбрано 7 позиций.

На рисунке 5 показан момент прохождения облака 20 июня 2008 года над трассой испытаний (позиция 1).

Вторая позиция находилась на автомобильной дороге на удалении 205 метров (рисунок 6). Испытания на второй позиции проводились в условиях чистой атмосферы при отсутствии тумана и облачного покрова.

Третья позиция располагалась на удалении 645 метров. Испытания проводились в условиях чистой атмосферы при отсутствии облачности.

Четвертая позиция находилась на удалении 1030 метров от источников излучения. Была проведена серия измерений в условиях прозрачной атмосферы с эталонными источниками излучения.

Пятая позиция располагалась на удалении 1515 метров, испытания на ней проводились в том же порядке что и на четвертой позиции.

Серия испытаний на шестой позиции проводилась как в условиях чистой атмосферы, так и при полном экранировании прямой видимости источников эталонного излучения.

Первая серия испытаний с седьмой позиции проводилась при практическом отсутствии облачности, но уже наблюдались признаки тумана. Вторая серия проводилась в условиях облачности (рисунки 7, 8).

Седьмая позиция располагалась на удалении 3200 метров от точки расположения эталонных источников УФ излучения.

Рисунок 5 - Эталонные источники Рисунок 6 - Вид на вторую

излучения в УФ части спектра позицию от источников эталонного

на первой позиции. излучения.

Рисунок 7 - Вид на седьмую позицию с точки стояния эталонных излучателей в момент испытаний при прохождении через трассу облаков.

Рисунок 8 - Вид на эталонные источники излучения с седьмой позиции в момент испытаний при прохождении через трассу облаков

Обработанная информация показана на рисунках 9-12.

Рисунок 9 - Информация УФ приемника, полученная со второй позиции, дальность 205м. Включен эталонный источник УФ излучения малой мощности.

] тя!<|н, КМ

Рисунок 10 - Информация УФ приемника, полученная с третьей позиции, дальность 645 м. Включен эталонный источник УФ излучения малой мощности.

3 3»«

Рисунок 11 - Информация УФ приемника, полученная с шестой позиции, дальность 2100м. Включен эталонный источник УФ излучения малой мощности.

Рисунок 12 - Информация УФ приемника, полученная с седьмой позиции, дальность 3200 м. Включены

оба эталонных источника УФ излучения. На трассе находятся облака.

В правом верхнем углу показано трехмерное изображение принимаемого сигнала с отображением его угловых размеров, яркость сигнала зависит от количества фотонов, пришедших с данного направления. В левом верхнем углу показан тот же сигнал в двухмерном отображении, цветовая подкраска сигнала соответствует амплитуде принимаемого сигнала. В нижней части рисунка показана динамика поступления сигнала на приемную часть УФ приемника, а также амплитуда (количество фотонов) принимаемого сигнала в каждый момент времени.

Анализ гистограмм от эталонных источников показывает, что источники работают стабильно. В принятом сигнале со второй позиции наблюдается сигнал неправильной формы с боковым максимумом (рисунок 9). Данное явление объясняется явлением отражения части УФ излучения от подстилающей поверхности на небольшой дальности от точки стояния эталонных источников УФ излучения. Амплитуда отраженного сигнала мала и на следующих рисунках, отражающих результаты измерений с других позиций, он не наблюдается.

На рисунке 12 показаны результаты наблюдения эталонных источников УФ излучения сквозь облачный покров с различных позиций. Как видно из представленной информации, наличие облачного покрова привело к ослаблению сигнала и появлению размытости (увеличены геометрические размеры) наблюдаемых источников излучения. Измерения проводились в условиях полного отсутствия возможности наблюдения позиций в видимой части спектра.

Анализ обработанной информации по интенсивности принятого сигнала в ходе наземных испытаний приведен в таблице 2.

Таблица 2 - Анализ обработанной информации.

№ п/п Дальность от первой позиции (м) Принятый сигнал от включенных эталонных источников (количество фотонов в секунду)

Малой мощности Большой мощности Включены оба

1 205.0 1127 1115 2242

2 645.0 994 1094 2100

3 1030.0 1145 1230 2270

4 1515.0 1010 964 1560

5 2100.0 926 - 1367

6 3260.0 - - 1058

Проведенные испытания по изучению интенсивности УФ излучения от

эталонных источников излучения сквозь облачный покров и при чистой атмосфере с различных позиций в горной местности показали, что несмотря яа полное поглощение сигнала в видимой части света, УФ сигнал наблюдался, но при этом объект излучения был размытым. Это явление годтверждает, что в УФ области спектра наблюдается рассеивание на тастицах аэрозольного образования воды в виде облака.

Как видно из представленной информации, наличие облачного покрова приводит к ослаблению сигнала и появлению размытости (увеличены геометрические размеры) наблюдаемых источников излучения.

Обработка полученных результатов показала, что коэффициент поглощения УФ излучения в спектральном диапазоне работы УФ приемника при чистой атмосфере на высоте 2000 метров равен 0,23, а при прохождении через облачный покров в данных условиях наблюдения - 0,46.

Исследование фоново-целевой обстановки в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитных волн в горных условиях.

Параллельно решалась задача набора информации о фоно-целевой обстановке в УФ диапазоне спектра в горных условиях. Ранее такая работа не проводилась, поэтому полученная информация непосредственно будет использоваться при разработке систем УФ диапазона спектра и, в первую очередь, для отработки алгоритмов УФ приемников.

Целью проводимых в рамках данной работы исследований являлась экспериментальная оценка характеристик УФ излучения различных наземных целей в спектральных интервалах работы современных информационных оптико-электронных систем и оптических характеристик типовых фонов под различными ракурсами наблюдения в горных условиях.

Натурные экспериментальные исследования проводились при помощи УФ радиометрической аппаратуры, предназначенной для экспериментально-теоретических исследований излучательных и отражательных характеристик целей и фонов в оптическом диапазоне длин волн, проведения оценок оптической заметности.

Измерение излучения оптических характеристик наземных целей, типовых фонов в горной и гористой местности проводилось в соответствии с разработанной нами методикой.

Для исследуемых наземных объектов основную часть излучения в УФ диапазоне составляет переотраженное излучение Солнца и небосвода. В связи с этим заметность данных объектов определяется их контрастными характеристиками. Контрастные характеристики рассчитывались с помощью специализированного программного продукта, предназначенного для обработки экспериментальных данных, разработанного в среде программирования "Delphi 2006". Входными данными для расчета контрастных характеристик и уровней УФ-излучения являются: двумерные распределения яркости исследуемого объекта; характеристики измерительной аппаратуры (размеры матрицы чувствительных элементов

(пикселей), размеры углового поля используемого объектива); условия проведения измерений (дальность до исследуемого объекта, ракурс наблюдения, метеоусловия, условия освещения и т.д.).

Разработанное нами программное обеспечение позволяет при обработке фоноцелевых сцен в УФ диапазоне определять: энергетическую яркость исследуемого объекта и участка фона в спектральном интервале; силу излучения в спектральном интервале; абсолютный и относительный контрасты объекта и фонов.

На данном этапе работы для обработки было выбрано 30 типовых фонов, два из которых приведены на рисунках 13 - 16. В таблице 3 представлены средние значения относительного контраста фонов в УФ и видимом (для сравнения) диапазонах.

Рисунок 13 - Изображение „ ,. „ ,

' . Рисунок 14 - Изображение

типового фона в видимом , ..,

т типового фона в УФ диапазоне диапазоне

Рисунок 15 - Изображение Рисунок 16 - Изображение

типового фона в видимом типового фона в УФ диапазоне

диапазоне

Таблица 3 - Средние значения относительного контраста фонов в УФ

i видимом диапазонах.

Объект/Фон Относительный контраст

Видимый диапазон УФ диапазон

Небо / Снег -0,01 0,01

Небо / Скалы 0,32 0,14

Анализ приведенных результатов показывает, что наибольший средний тюсительный контраст для выбранных объектов по отношению к естественным фоновым образованиям в видимом диапазоне больше, чем в УФ диапазоне.

Проведение экспериментальных работ по выявлению общих закономерностей и особенностей распространения УФ излучения в горной местности.

Основными задачами экспериментальных работ по выявлению общих закономерностей и особенностей распространения УФ излучения в горной местности нами были поставлены:

• Набор данных в высокогорных условиях, опровергающих точку зрения на атмосферу, как плохо пропускающую УФ излучение и хорошо пропускающую ИК излучение, которая является в настоящее время официальной.

• Подтверждение или опровержение расчетов по стандартным программам типа ЛОУТРАН, подтверждающим официальную точку зрения на прохождение УФ излучения с длинной волны ниже 0.3 мкм через атмосферу.

Для определения параметров затухания необходимо проведение относительных измерений, не требующих абсолютной калибровки аппаратуры.

Измерения проводились в районе Эльбруса 4 и 5 сентября 2008 года блоком Уф-детектора спектрального диапазона 270 280 нм, работающим в режиме счета фотонов. В качестве источника УФ излучения использовалась эксимерная лампа на смеси ХеВг с излучением, распространяющимся в полусферу. Для определения координат точек измерения и источника излучения, а также расстояния между ними использовалась аппаратура GPS. Обработка информации, получаемой в ходе экспериментальных работ, производится на персональной ЭВМ типа Ноутбук.

Была проведена большая серия подобных измерений при разных метеоусловиях, расстояниях и т.д.

В результате проведенных экспериментов по выявлению общих закономерностей распространения УФ излучения в горной местности в условиях облачности, тумана и осадков можно сделать следующие выводы:

1. В условиях высокогорья (высота 2 км) облака чистые и состоят из водяных аэрозолей.

2. Поглощение излучения примесями не наблюдается, имеются только процессы малоуглового многократного рассеяния.

3. Даже при превышении дальности в 10 раз МДВ сохраняется изображение от ядра, хотя и ослабленное в 50 раз по сравнению с квадратичным законом убывания, т.е закон ослабления не ехр(-2*Ь/МДВ), как в учебниках, а примерно ехр(-0.3*1УМДВ). Это подтверждает эффект прозрачности атмосферы в ультрафиолетовом диапазоне. Основным эффектом является эффект малоуглового рассеяния.

4. Структура изображения состоит из ядра - исходного излучения, перерассеянного на малые углы, и шлейфа из вторично перерассеянного от атмосферы излучения.

5. Проведенные исследования по выявлению общих закономерностей, особенностей распространения ультрафиолетового излучения в горах, а также через облака дали уникальные результаты:

• При измерениях прохождения в облаках на высоте 2 км при дожде и снеге обнаружилось прохождение ультрафиолетового сигнала с дальности 1 км при МДВ менее 80 м. При этом, хотя изображение и сильно размывается, имеется возможность не только обеспечивать прием энергетических сигналов, но и находить с точностью до 1 градуса положение источника. Это подтверждает факт отсутствия существенного поглощения излучения УФ диапазона на водяных парах и возможность обеспечения работы в данном спектральном диапазоне в условиях тумана и облачности (на дальностях до нескольких км).

• Проведенные измерения подтвердили факт отсутствия ощутимого поглощения излучения УФ диапазона на водяных образованиях типа туман и облака (эффект С.Ф.Родионова) и противоречат стандартным выводам из модели Лоутран (в приближении однократных столкновений).

• Экспериментально доказана возможность осуществления ультрафиолетовой связи не только в тумане и в условиях осадков типа снега и дождя, но и внутри облака.

• Экспериментально показана возможность определения направления на источник ультрафиолетового излучения в облаке с точностью до единиц градусов.

• В связи с отсутствием поглощения экспериментально подтверждена возможность проведения ультрафиолетовой локации в сложных метеоусловиях вплоть до посадки в облаке.

6. Полученные результаты показывают их уникальность и ставят вопрос о необходимости дальнейшего продолжения проведения экспериментальных исследований.

В заключении приведены основные выводы и даны рекомендации по использованию результатов исследований, полученных в диссертационной работе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В данной работе исследована прозрачность атмосферы в горных условиях в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитных волн. Выполнены теоретические расчеты и проведены экспериментальные исследования, на основе которых сделаны следующие выводы:

1. Проведен анализ работ, посвященных исследованиям прозрачности атмосферы в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитных волн. Показана актуальность проведения исследований прозрачности атмосферы в горных условиях, связанных с возможностью избежать влияния наиболее непредсказуемого воздействия на прохождение излучения аэрозольных образований, вызванных промышленной деятельностью человека.

2. Проведенный анализ имеющейся информации показал, что коэффициент ослабления излучения уменьшается по мере увеличения длины волны, при этом, коэффициент прозрачности атмосферы растет при приближении к диапазону длины волны 0,3 мкм.

3. Выполнены расчетные оценки прозрачности атмосферы для горной местности (высота 2100 м над уровнем моря) при различных характеристиках трассы.

В результате получено, что уменьшение зенитного угла распространения УФ излучения для длин волн 0,21...0,35 мкм приводит к возрастанию его пропускания в атмосфере. Увеличение пропускания УФ излучения с уменьшением зенитного угла составляет примерно 18% на 1 град'1.

4. На основании выполненных расчетов и построенных графиков сделаны выводы, что для всех рассмотренных трасс с увеличением длины волны пропускание атмосферы горной местности увеличивается. При этом, чем больше метеорологическая дальность видимости, тем больше пропускание атмосферы, не зависимо от зенитного угла, а при одной и той же метеорологической дальности видимости с разными зенитными ушами пропускание атмосферы практически не изменяется.

5. Собран комплекс аппаратуры и разработана методика для исследования прозрачности атмосферы в горных условиях в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитных волн.

6. Проведенные эксперименты по изучению интенсивности поглощения УФ излучения от эталонных источников излучения облачной средой и при чистой атмосфере с различных позиций в горной местности показали, что, несмотря на полное поглощение сигнала в видимой части света, УФ сигнал наблюдался, но при этом объект излучения наблюдался размытым. Это явление подтверждает, что в УФ области спектра наблюдается рассевание на частицах аэрозольного образования воды в облачной среде.

Наличие облачного покрова приводит к ослаблению сигнала и появлению размытости наблюдаемых источников излучения.

Обработка полученных результатов показала, что коэффициент поглощения УФ излучения в спектральном диапазоне работы УФ приемника при чистой атмосфере на высоте 2000 метров равен 0.23, а при прохождении через облачный покров в данных условиях наблюдения - 0.46.

7. Исследование фоново-целевой обстановки в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитных волн в горных условиях показало, что наибольший средний относительный контраст для выбранных объектов по отношению к естественным фоновым образованиям в видимом диапазоне больше чем в УФ диапазоне.

8. Проведенные исследования по выявлению общих закономерностей, особенностей распространения ультрафиолетового излучения в горах, а также через облака дали уникальные результаты:

- При измерениях прохождения в облаках на высоте 2 км при дожде и снеге обнаружилось прохождение ультрафиолетового сигнала с дальности 1 км при МДВ менее 80 м. При этом, хотя изображение и сильно размывается, имеется возможность не только обеспечивать прием энергетических сигналов, но и находить с точностью до 1 градуса положение источника. Это подтверждает факт отсутствия существенного поглощения ультрафиолетового излучения на водяных парах и возможность обеспечения работы в данном спектральном диапазоне в условиях тумана и облачности (на дальностях до нескольких км).

Экспериментально доказана возможность осуществления ультрафиолетовой связи не только в тумане и в условиях осадков типа снег и дождь, но и внутри облака. При этом имеется возможность определять направление на источник ультрафиолетового излучения в облаке с точностью до единиц градусов.

- Проведенные измерения подтвердили факт отсутствия ощутимого поглощения ультрафиолетового излучения на водяных образования типа тумана и облаков (эффект С.Ф.Родионова) на дальностях до нескольких км и противоречат стандартным выводам из модели Лоутран (в приближении однократных столкновений).

9. Экспериментально подтверждена возможность проведения ультрафиолетовой локации в сложных метеоусловиях и посадка летательных аппаратов при низкой облачности.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1.Андриевская В.Ю., Аджиев А.Х., Зашакуев З.Т. Влияние атмосферной урбулентности на распространение оптического излучения в горной 1естности. Н Физика экстремальных состояний вещества. -Черноголовка, 008.-С. 226-228.

2. Андриевская В.Ю., Аджиев А.Х., Зашакуев З.Т. Исследования заимодействия ИК излучения с аэрозольными образованиями. // Тезисы CXIII Международной конференции «Уравнения состояния вещества». -Эльбрус, 2008. -С. 179-180.

3.Andrievskaya V.U., Dikinov H.J., Adzhiev А.Н., Zashakuev Z.T. Influence f spectral structure of aerosol particles in an atmosphere on a degree of bsorption of electromagnetic radiation. // Abstracts of the XXIV International onference «Interaction of intense energy fluxes with matter». -Elbrus, 2009. - P 38-139.

4.3ашакуев 3.T., Андриевская В.Ю. Оценка спектральной прозрачности тмосферы горной местности в ультрафиолетовом диапазоне длин волн // 1звестия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Науки о земле. Спец. вып. Ростов-на-Дону, 2010. -С 40-43.

5.Зашакуев З.Т. Исследования общих закономерностей и особенностей аспространения ультрафиолетового излучения в горной местности И Сборник статей IV Всероссийской научной конференции «Наука и стойчивое развитие». - Нальчик, 2010. -С 27-30.

Сдано в набор 10.08.10 г. Подписано в печать 12.08.10 г. Гарнитура Тайме. Печать трафаретная. Формат 60 X 84 Vie. Бумага писчая. Усл. п. л. 1,0. Тираж 100. Заказ № 345

Государственное учреждение «Высокогорный геофизический институт»

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Зашакуев, Заур Тимурович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ГОРНЫХ УСЛОВИЯХ.

1.1 Основные факторы, определяющие особенности распространения ультрафиолетового излучение в горах.

1.1.1 Поглощение озоном, находящемся в атмосфере.

1.1.2 Поглощение аэрозольными образованиями, находящимися в атмосфере.

1.2 Физические модели пропускания атмосферы в ультрафиолетовом диапазоне спектра.

1.2.1 Вычисление минимального уровня сигнала Wc min.

1.3 Коэффициент ослабления ультрафиолетового излучения атмосферой.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1.

ГЛАВА 2 ОЦЕНКА СПЕКТРАЛЬНОЙ ПРОЗРАЧНОСТИ АТМОСФЕРЫ В

УЛЬТРАФИОЛЕТОВОМ ДИАПАЗОНЕ В ГОРНЫХ УСЛОВИЯХ

2.1 Климатические особенности горной местности.

2.2 Геофизические модели атмосферы для заданного региона.

2.3 Особенности оценки спектральной прозрачности атмосферы в ультрафиолетовом диапазоне длин волн.

2.4 Оценка прозрачности атмосферы в ультрафиолетовом диапазоне.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 2.

ГЛАВА 3. ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

И ИХ РЕЗУЛЬТАТЫ.

3.1 Актуальность выполнения работ.

3.2 Условия проведения экспериментальных работ.

3.3 Состав и характеристики используемой аппаратуры.

3.4 Программа-методика проведения экспериментальных работ.

3.4.1 Назначение.

3.4.2 Цели и место проведения экспериментальных работ.

3.4.3 Методы проведение экспериментальных работ.

3.4.4 Представление и обработка данных.

3.4.5 Оцениваемые показатели и расчетные соотношения.

3.4.6 Требования к квалификации обслуживающего персонала.

3.5 Проведение испытаний.

3.6 Изучение интенсивности УФ излучения от эталонных источников излучения сквозь облачный покров и при чистой атмосфере с различных позиций в горной местности.

3.7 Анализ результатов испытаний.

3.8 Исследование фоново-целевой обстановки в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитных волн в горных условиях.

3.9 Проведение экспериментальных работ по выявлению общих закономерностей и особенностей распространения УФ излучения в горной местности.

3.10 Анализ проведенных измерений в облаке.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Исследование прозрачности атмосферы в горных условиях в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитных волн"

Актуальность проблемы

Проблема прозрачности атмосферы является, по-существу, основной проблемой оптики атмосферы. Историческое развитие этой проблемы выдвинуло ряд вопросов, превратившихся затем в кардинальные области физики как, например, молекулярное рассеяние света [1].

Важность исследования прозрачности атмосферы общеизвестна и связана с возникшей необходимостью практического использования ультрафиолетового (УФ) спектрального диапазона. Нужды авиации, метеорологии, астрономии, космической физики и ряда других областей науки и техники неразрывно связаны с этой проблемой. В последнее время появились отдельные образцы военной техники, например пеленгаторы ракет, работающие в солнечно слепой части спектра [2-7].

Большой интерес представляет чисто физическая сторона проблемы. Исследование спектра поглощения атмосферы является мощным орудием исследования самой поглощающей среды [8-10].

Однако, несмотря на почти двухсотлетнюю историю исследований прозрачности атмосферы, вопрос еще далек до полного разрешения. До сих пор, еще очень мало данных о прозрачности верхних слоев атмосферы [11, 12], мало исследована оптическая роль некоторых ее компонент, не разработаны до конца методы экстинкционного анализа атмосферы, недостаточно исследована прозрачность воздуха в очень больших толщах и т. д. [13-17].

УФ диапазон ранее был исследован поверхностно и первые же практические работы в нем показали, что принятая официально в настоящее время модель поглощения не соответствует полученным экспериментальным результатам [18, 19].

Одной из причин, тормозящих развитие этого раздела атмосферной оптики, является преждевременное низведение его в силу необходимости до уровня прикладной области, выполняющей узкослужебную роль, и порою из-за несовершенства методики, выполняющей ее весьма неудовлетворительно. Такой подход, неразрывно связанный со снижением строгости исследования, затрудняет развитие и понижает научную ценность многих работ в таких областях атмосферной оптики как, например, актинометрия или проблема видимости.

Проблема прозрачности атмосферы есть проблема в первую очередь физическая, и может быть разрешена лишь при наличии строгого физического стиля исследования.

Особенно сложными в методическом отношении являются спектральные исследования прозрачности атмосферы в инфракрасной и УФ областях спектра. В УФ области наиболее резко выявляются многие оптические свойства различных компонент атмосферы (рассеяние и собственно поглощение) [20-23].

Выбор солнечно слепого УФ диапазона спектра имеет ряд преимуществ, в частности, позволяет обеспечить работу против Солнца, что недоступно никакой другой оптической системе [24].

Наиболее перспективен данный диапазон для создания информационных систем на летательных аппаратах всех типов. В частности, вследствие фильтрации солнечного излучения озоновым слоем возможно построение смотрящих, а не сканирующих систем, что важно для построения информационной системы в ближней зоне, где времени для сканирования нет.

В то же время специфика поглощения озоном такова, что поглощение возникает не только на вертикальной, но и на горизонтальной трассе. Поэтому для повышения дальности действия информационных систем необходимо задействовать различные диапазоны УФ спектра. При этом непосредственно направление на Солнце не обеспечивается, но при отклонении от Солнца на несколько градусов возможно обеспечить большую дальность.

Есть основания говорить об уникальных возможностях по использованию УФ диапазона для работы в горных условиях при повышенной влажности, в тумане и даже внутри облаков.

Атмосфера над горами характеризуется экстремальными величинами параметров, происходящими из самих физических условий в горной местности: значительный контраст освещенности склонов, различия в солнечной экспозиции склонов, температурный градиент, влияние орографии местности на прилежащий слой атмосферы, особенности поведения атмосферно-электрических параметров [25-27].

Важным параметром атмосферы горной местности является величина солнечной радиации. Известно, что большая часть аэрозолей и пыли приходится на нижний слой атмосферы толщиной 1-2 км. Кроме того, с высотой убывает оптическая плотность атмосферы. Все это приводит к тому, что поверхности горных склонов достигает больше солнечной энергии; в свою очередь это ведет к большим температурным контрастам между освещенными и неосвещенными участками поверхности склонов.

В целом над горной местностью наблюдается постепенное убывание отношения эффективного поглощенного излучения к падающей солнечной радиации. Такая ситуация является следствием возрастания альбедо с ростом высоты: на уровнях более 3 ООО м большую часть года склоны покрывают снега и ледники. Неоднородность радиационного баланса над различно ориентированными по отношению к солнцу склонами вызывает повышенную турбулентность атмосферы, создает орографические особенности, присущие каждому склону или долине. Локальные неоднородности радиационного баланса также возникают от резкой смены типа подстилающей поверхности (например, переход ледник - каменистый склон — трава). Подобные резкие границы типичны для горной местности в силу быстрой смены климатических зон с возрастанием высоты.

Все эти особенности атмосферы в горной местности приводят к тому, что прозрачность атмосферы может меняться быстро и в значительных пределах. Кроме того, орографические особенности могут приводить к возникновению устойчивых аэрозольных облаков, тогда как термическая неустойчивость может вызвать быстрое рассеяние искусственных аэрозольных образований.

В силу недостаточной исследованности прозрачности атмосферы в горных условиях в УФ диапазоне электромагнитных волн, отметим необходимость этих исследований при создании систем различного назначения, в том числе и активно работающих в УФ диапазоне спектра, так как их работа оказывает прямое влияние на тактико-технические характеристики создаваемых образцов техники и может создать ситуацию, сводящую их эффективность к нулю.

Цель работы

Целью настоящей работы является проведение теоретических и экспериментальных исследований прозрачности атмосферы в горных условиях в УФ диапазоне электромагнитных волн:

- изучение влияния характеристик трасс (наличие облачного покрова, изменение зенитного угла, длины волны и т.д.) на пропускание атмосферы горной местности; исследование фоново-целевой обстановки в УФ диапазоне электромагнитных волн в горных условиях;

- выявление общих закономерностей и особенностей распространения УФ излучения в горных условиях при различных метеоусловиях.

Для достижения цели работы были поставлены и решены следующие задачи:

1. Экспериментально изучена тонкая структура коэффициента ослабления УФ излучения приземными слоями атмосферы.

2. Выполнены расчетные оценки прозрачности атмосферы для горной местности (высота 2100 м над уровнем моря) при различных характеристиках трассы.

3. Собран комплекс аппаратуры для исследования прозрачности атмосферы в горных условиях в УФ диапазоне электромагнитных волн.

4. Разработана программа-методика проведения экспериментов и измерений и проведены испытания по изучению интенсивности УФ излучения от эталонных источников излучения сквозь облачный покров и при чистой атмосфере в горных условиях.

5. Исследована фоново-целевая обстановка в УФ диапазоне электромагнитных волн в горных условиях.

6. Выявлены общие закономерности и особенностей распространения УФ излучения в горах при различных метеоусловиях.

Научная новизна

В работе впервые получены следующие результаты:

1. Экспериментально доказана возможность осуществления УФ связи в спектральном диапазоне 0,27.0,28 мкм в горных условиях при тумане, облачности и осадках типа дождь и снег на дальностях до нескольких километров.

2. Экспериментально показана возможность определения направления на источник УФ излучения в горных условиях при тумане, облаке и осадках типа дождь и снег с точностью до одного градуса.

3. Подтверждена возможность проведения УФ локации в горных условиях при сложных метеоусловиях, в частности, для решения проблемы посадки летательных аппаратов при низкой облачности.

Практическая ценность

В работе представлен широкий комплекс теоретических и экспериментальных исследований прозрачности атмосферы в горных условиях в УФ диапазоне электромагнитных волн.

Полученные данные представляют научный и практический интерес и могут быть использованы для решения задач, связанных с проблемами распространения оптического излучения в атмосфере, позволяющих повысить эффективность работы оптико-электронных систем с учетом пропускания оптического излучения в УФ области электромагнитных волн при их использовании в горной местности.

Результаты исследования распространения УФ излучения в жидкокапельных образованиях (туманы, облака) в высокогорных условиях внедрены в ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений" (г. Москва) и используются для учета особенностей оптических характеристик атмосферы в горной местности: при создании методов и средств обеспечения единства прецизионных измерений подстилающей поверхности земли при съемках из космоса; при использовании Государственного первичного эталона единиц спектральной плотности энергетической яркости, спектральной плотности силы излучения, спектральной плотности энергетической освещенности в диапазоне длин волн 0,25-25,00 мкм; силы излучения и энергетической освещенности в диапазоне длин волн 0,2-25,0 мкм.

Положения, выносимые на защиту

1. Результаты расчетных оценок прозрачности атмосферы для горной местности (высота 2100 м над уровнем моря) при различных характеристиках трассы.

2. Данные экспериментальных исследований прохождения УФ излучения от эталонных источников через облачный покров и при чистой атмосфере с различных позиций горной местности.

3. Данные экспериментальных исследований фоново-целевой обстановки в УФ диапазоне электромагнитных волн в горных условиях.

4. Результаты исследований по выявлению общих закономерностей и особенностей распространения УФ излучения в атмосфере в горах.

Апробация полученных результатов

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-практических конференциях и семинарах:

1. XXIII Международной конференции «Уравнения состояния вещества», Эльбрус, 2008 г.

2. XXIV Международной конференции «Interaction of intense energy fluxes with matter», Эльбрус, 2009 г.

3. IV Всероссийской научной конференции «Наука и устойчивое развитие», Нальчик, 2010 г

4. Научных геофизических семинарах ВГИ.

Личный вклад автора

Автором работы лично: проведены теоретические расчеты; принято участие в постановке и проведении экспериментов; выполнен анализ результатов экспериментальных измерений.

Публикации по теме диссертации

По теме диссертации опубликовано 5 публикаций [28-32].

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы составляет 143 страницы машинописного текста, включая 82 рисунка, 7 таблиц. Список литературы содержит 109 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Метеорология, климатология, агрометеорология", Зашакуев, Заур Тимурович

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3

1. Собран комплекс аппаратуры для исследования прозрачности атмосферы в горных условиях в УФ диапазоне электромагнитных волн.

2. Разработана программа-методика проведения экспериментов и измерений.

3. Проведенные эксперименты по изучению интенсивности поглощения УФ излучения от эталонных источников излучения облачной средой и при чистой атмосфере с различных позиций в горной местности показали, что, несмотря на полное поглощение сигнала в видимой части света, УФ сигнал от источника излучения поступал на приемное устройство, но при этом был размытым.

Это явление подтверждает, что в УФ области спектра происходит рассеяние жидкокапельными образованиями облака.

Таким образом, наличие облачного покрова приводит к ослаблению сигнала и появлению размытости (увеличены геометрические размеры) наблюдаемых источников излучения.

Кроме того, экспериментально установлено, что коэффициент поглощения УФ излучения в спектральном диапазоне измерений при чистой атмосфере на высоте 2000 м равен 0,23 км"1, а при прохождении через облачный покров в данных условиях наблюдения — 0,46 км"1.

4. Исследование фоново-целевой обстановки в УФ диапазоне электромагнитных волн в горных условиях показало, что наибольший средний относительный контраст для выбранных для исследования объектов по отношению к естественным фоновым образованиям в видимом диапазоне больше чем в УФ диапазоне.

5. Проведенные исследования по выявлению общих закономерностей, особенностей распространения УФ излучения спектрального диапазона измерений в горных условиях при различных метеоусловиях дали следующие результаты:

-УФ сигнал способен преодолевать расстояния, превышающие МДВ в десятки раз;

- проведенные измерения подтвердили факт отсутствия существенного поглощения УФ излучения жидкокапельными образованиями тумана и облака (эффект С.Ф.Родионова) и противоречат стандартным выводам из модели Лоутран (в приближении однократных столкновений);

-экспериментально доказана возможность осуществления УФ связи на дальностях до нескольких километров не только в условиях тумана, осадков типа дождь и снег, но и внутри облака;

- экспериментально показана возможность определения место нахождения источника УФ излучения при различных метеоусловиях (туман, облачность, осадки типа дождь и снег) с точностью до одного градуса;

- экспериментально подтверждена возможность проведения ультрафиолетовой локации в сложных метеоусловиях, в частности, для решения проблем посадки летательных аппаратов при низкой облачности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе исследована прозрачность атмосферы в горных условиях в УФ диапазоне электромагнитных волн.

Выполнены теоретические расчеты и проведены экспериментальные исследования, на основе которых получены следующие результаты:

1. Показана актуальность проведения исследований прозрачности атмосферы в горных условиях, связанных с возможностью избежать влияния наиболее непредсказуемого воздействия на прохождение излучения аэрозольных образований, вызванных промышленной деятельностью человека.

2. Проведенный анализ имеющейся информации показал, что коэффициент ослабления излучения уменьшается по мере увеличения длины волны, т.е. коэффициент прозрачности атмосферы растет при приближении к диапазону длины волны 0,3 мкм.

3. Выполнены расчетные оценки прозрачности атмосферы для горной местности (высота 2100 м над уровнем моря) при различных характеристиках трассы.

В результате получено, что уменьшение зенитного угла распространения УФ излучения для длин волн 0,21.0,35 мкм приводит к возрастанию его пропускания в атмосфере; чем больше МДВ, тем больше пропускание атмосферы; при МДВ 30 км увеличение пропускания УФ излучения с увеличением зенитного угла на 1 град составляет примерно 18 %; при МДВ менее 23 км с изменением значений зенитных углов пропускание атмосферы практически не изменяется; с увеличением протяженности оцениваемых трасс пропускания УФ излучения также уменьшается

4. Собран комплекс аппаратуры для исследования прозрачности атмосферы в горных условиях в УФ диапазоне электромагнитных волн.

5. Разработана программа-методика проведения экспериментов и измерений.

6. Проведенные эксперименты по изучению интенсивности поглощения УФ излучения от эталонных источников излучения облачной средой и при чистой атмосфере с различных позиций в горной местности показали, что, несмотря на полное поглощение сигнала в видимой части света, УФ сигнал поступал на приемное устройство, но при этом был размытым.

Это явление подтверждает, что в УФ области спектра наблюдается рассеяние жидкокапельными образованиями облака.

Таким образом, наличие облачного покрова привело к ослаблению сигнала и появлению размытости наблюдаемых источников излучения.

Кроме того, экспериментально установлено, что коэффициент поглощения УФ излучения спектрального диапазона измерений в горных условиях на высоте 2000 м при чистой атмосфере равен 0,23 км"1, а при прохождении через облачный покров - 0,46 км"1.

7. Исследование фоново-целевой обстановки в УФ диапазоне электромагнитных волн в горных условиях показало, что наибольший средний относительный контраст для выбранных для исследования объектов по отношению к естественным фоновым образованиям в видимом диапазоне больше чем в УФ диапазоне.

8. Проведенные исследования по выявлению общих закономерностей, особенностей распространения УФ излучения в горных условиях при различных метеоусловиях дали следующие результаты: проведенные измерения подтвердили факт отсутствия существенного поглощения излучения УФ диапазона жидкокапельными образованиями тумана и облака (эффект С.Ф.Родионова) и противоречат стандартным выводам из модели Лоутран (в приближении однократных столкновений);

-экспериментально доказана возможность осуществления УФ связи на дальностях до нескольких километров не только при тумане, осадках типа дождь и снег, но и внутри облака;

- экспериментально показана возможность определения место нахождения источника УФ излучения при различных метеоусловиях (туман, облачность, осадки типа дождь и снег) с точностью до одного градуса.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Зашакуев, Заур Тимурович, Нальчик

1. Матвеев Л.Т. Физика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 2000 - 780 с.

2. Гольденберг А. Научно-технический отчет о НИР «Анализ функционально-технических особенностей РЭС и систем радиолокации ведущих зарубежных стран как объектов информационного противоборства», 2000.

3. Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. -М.: Воениздат, 1981г.- 320 с.

4. Лазарев Л.П. Инфракрасные и световые приборы самонаведения и наведения летательных аппаратов. М. "Машиностроение", 1976.

5. Зарубежное военное обозрение. 1995. - № 4.

6. Зарубежное военное обозрение. 1998. -№ 10.

7. Кротенко Е.Г. К вопросу о защите от высокоточного оружия: Военная мысль, 1986.

8. Шифрин К.С. Рассеяние света в мутных средах. -М.: Гостехиздат, 1951. С. 288.

9. Detwiler A.,Pratt R. Засев ясного неба: возможности и стратегия. // «J. Weather Modif», 1984 г. Вып. № 1. - С. 46 - 60.

10. Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах. -М.: Мир, 1981 г., т. 1,2.

11. П.Микиров А.Е., Смеркалов В.А. Исследование рассеянного излучения верхней атмосферы. Л., 1981. - 208 с.

12. Красовский В.И. Штили и штормы в верхней атмосфере. М. Наука. 1971.

13. Малкевич М.С. Оптические исследования атмосферы со спутников. М.:1. Наука, 1973, с. 302.

14. Зуев В.Е. Вопросы лазерного зондирования атмосферы. Новосибирск, 1976 г.Сибирское отделение АН СССР . 61 -73 с.

15. Юнге Хр. Химический состав и радиоактивность атмосферы/ Пер. с англ. -М.: Мир, 1965.-424 с.

16. Twomey S. Atmospheric Aerosols. Elsevier Scient. Publ. Сотр., Amsterdam, 1977.-302 p.

17. Jaenicke R. Aerosol physics and chemistry. Landolt-Bornstein, new series Volume v/4b Meteorology // Physical and Chemical Properties of Air, Springer, Berlin, Heidelberg, New York, 1987.

18. Родионов С.Ф. Прозрачность атмосферы в ультрафиолетовой области спектра.// Изв. АН СССР. сер. геогр. и геофиз., Т. 14, Вып. 4, 1950.

19. Отчет о научно-исследовательской работе "Экспериментальные исследования ослабления лазерного излучения атмосферой", г. Нальчик, ВЭО РАН, 1993 г.

20. Андреев С. Д., Ивлев JI. С. Поглощение инфракрасного излучения различными фракциями атмосферного аэрозоля. Изв. АН СССР, ФАО. 1980. Т. 16, №9. С. 907-915.

21. Андриевская В.Ю. Расчет радиолокационных характеристик аэрозольных образований в атмосфере //Физические науки: Вестник Кабардино-Балкарского государственного университета. Нальчик, 2002. — Вып. 7. - С. 43-44.

22. Regener Е., Regener V. Aufnahmen des ultravioletten Sonnenspektrums in der Stratosphäre und die vertikale Ozonverteilung. // Zs. Phys., 35, 1934.

23. Сенов X.M. Математическая модель ослабления и поглощения электромагнитного излучения в облаках //Физика облаков и активные воздействия // Тр. ВГИ / Росгидромет. Санкт-Петербург, 2001. - вып. 91. -С. 130- 136.

24. Родионов С.Ф. //Изв. АН СССР, 1950, Т. 14, N4, с.337.

25. Аджиев А.Х., Куповых Г.В. Атмосферно-электрические явления на Северном Кавказе. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2004, 137 с.

26. Зашакуев Т.З., Рагимов Э.А., Рогачев М.И. Исследование влияния аномальных процессов в атмосфере в горной местности на распространение оптического излучения. // Материалы V конференции молодых ученых. РАН

27. Кабардино-Балкарский центр, Нальчик, 2004, с.20.

28. Рагимов Э.А. Исследование распространения оптического излучения в горной местности . — Автореф. дис. канд.физ.-мат. наук 35.00.30. —Нальчик, ОАО «ВЭО», 2005, 24 с.

29. Андриевская В.Ю., Аджиев А.Х., Зашакуев З.Т. Влияние атмосферной турбулентности на распространение оптического излучения в горной местности. // Физика экстремальных состояний вещества. Черноголовка, 2008 г. С. 226-228.

30. Андриевская В.Ю., Аджиев А.Х., Зашакуев З.Т. Исследования взаимодействия ИК излучения с аэрозольными образованиями. // Тезисы XXIII Международной конференции «Уравнения состояния вещества». Эльбрус, 2008 г. С. 179 180.

31. Зашакуев 3.T., Андриевская В.Ю. Оценка спектральной прозрачности атмосферы горной местности в ультрафиолетовом диапазоне длин волн // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Науки о земле. Спец. вып. г. Ростов-на-Дону. 2010 г. С 40-43.

32. Кондратьев К.Я. и др. Аэрозоль в районе АТЭП и его радиационные свойства: Труды ГГО, 1975. -Вып. 381. -С. 67-130.

33. Ландсберг Х.Е. Антропогенные изменения климата // В кн.: Физическая и динамическая климатология / Труды симпозиума по физической и динамической климатологии. Л., 1974. - С. 267-313.

34. Ровинский Ф.Я., Филлиппова Л.М., Израэль Ю.А. Фоновый мониторинг: региональные и базовые станции, биосферные заповедники // В кн.:

35. Мониторинг состояния окружающей природной среды. Л., 1977. - С. 117130.

36. Израэль Ю.А. Мирные ядерные взрывы и окружающая среда Л.: Гидрометеоиздат, 1974. — 135 с.

37. Тверской П.Н. Курс метеорологии (Физика атмосферы).- Л. Гидрометеоиздат, 1963. 700 с.

38. Родионов С.Ф., Мовчан Б.Н. О регулярных сумеречных вариациях прозрачности атмосферы в ультрафиолетовой озонной области спектра. // В сб.: «проблемы физики атмосферы», № 3, 55. Изд. ЛГУ, 1965.

39. Гущин Г.П. Исследование атмосферного озона. — Л.: Гидрометеоиздат, 1963.

40. Берлянд М.Е., Кисилев В.Б. Распространение в атмосфере промышленных выбросов влаги и их влияние на рассеивание примесей // Метеорология и гидрология. — 1975. № 4. - С. 3 - 15.

41. Кондратьев К.Я., Биненко В.И., Петренчук О.П. Влияние города на радиационные свойства облачности. Изв. АН СССР/ Физика атмосферы и океана, 1981.-т. 17-№ 1 - С. 122- 127.

42. Кондратьев К.Я. и др. Влияние аэрозоля на перенос излучения: возможные климатические последствия. Л.: Издательство ЛГУ, 1973. - 266с.

43. Будыко М.И. Изменения климата. -Л.: Гидрометеоиздат, 1974.-230с.

44. Берлянд М.Е. и др. Климат города и проблема изменения глобального климата // Метеорология и гидрология. 1972. - № 9. - С. 11-18.

45. Берлянд М.Е., Селезнева Е.С. Защита воздушной среды от загрязнения и исследования атмосферных примесей: Труды ГГО, 1974 Вып. 344. - С. 209231.

46. Хвостиков И.А. Физика озоносферы и ионосферы. Изд-во АН СССР, 1963.

47. Физические величины. Справочник. / Под ред. Григорьева И.С., Мейлихова Е.З. М. Энергоатомиздат. 1991. 1231 с.

48. Золотарев В.М., Морозов В.Н., Смирнова Е.В. Оптические постоянные природных и технических сред. Справочник. JL: Химия, 1984, 216 С.

49. Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами: Пер с англ. М.: Мир, 1986. - 664 с.

50. Ивлев Л.С., Андреев С.Д. Оптические свойства атмосферных аэрозолей. -Л.: Изд-во ЛГУ, 1986. 359 с.

51. Зуев В.Е., Креков Г.М. Оптические модели атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. -256 с.

52. Deepak A., Box G.P., Box М.А. Experimental validation of the solar aureole technique for determining aerosol size distributions. Appl. Optics, 1982. - vol. 21. -№ 12.-P. 2236-2243.

53. Васильев A.B. Универсальный алгоритм расчета оптических характеристик однородных сферических частиц. II. Ансамбли частиц // Вестник СПбГУ. Серия 4: Физика, химия. 1997. Вып. 1, № 25. С. 14 24.

54. Родионов С. Ф., Павлова Е. Н., Ступников H. Н. Измерение коротковолнового конца солнечного спектра методом счетчика света. Труды Эльбрусской экспедиции 1934—1935 гг. Изд-во АН СССР, 1936.

55. Родионов С. Ф. Об излучении и поглощении в некоторых слоях атмосферы. // Изв. АН СССР, Сер. физ., Т. 14, № 3, 247 с. 1950.

56. Родионов С. Ф. Исследования излучения ночного неба (по программе МГТ). Вест. ЛГУ, № 22, -С. 27, 1959.

57. Родионов С. Ф., Мовчан Б. Н. О применимости теории многократного рассеяния света в атмосфере к эффекту аномальной прозрачности. // В сб.: «Проблемы физики атмосферы», № 3, С. 48. Изд. ЛГУ, 1965.

58. Родионов С.Ф. Электрофотометрические исследования атмосферы. — JL: Гидрометеоиздат, 1970. 126 с.

59. Ультрафиолетовое излучение Солнца и межпланетная среда. М., ИЛ, 1962.

60. Поток энергии Солнца и его измерения. М., Мир, 1980.

61. Макарова Е.А. и др. Поток солнечного излучения. М., Наука, 1991.

62. М.П. Мусьяков, И.Д. Миценко, Г.Г. Ванеев. Проблемы ближней лазерной локации. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000 - 295 с.

63. Е.Р. Милютин, А.Ю. Гумбинас. Статистическая теория атмосферного канала оптических информационных систем. — М.: Радио и связь, 2002, 253с.

64. Розенберг Г. В. О границах применимости закона Бугера и об эффектах обращения, аномальной прозрачности и селективной прозрачности. ДАН СССР, т. 145, №6, 1962.

65. Дейрменджан Д. Рассеяние электромагнитного излучения сферическими полидисперсными частицами. М.: Мир, 1971. - 236 с.

66. Фарафонов В.Г. Рассеяние электромагнитных волн на сфероидах: Автореф. канд. дис. -Л.: 1981. 16 с.

67. Г. Ван де Хюлст. Рассеяние света малыми частицами. — М.: Изд-во иностр. литературы, 1961. 526 е., 1968. -536 с.

68. Емиленко A.C., Толстобров В.Г. Рассеяние света полидисперсным аэрозолем. — М., 1981. -212 с.

69. Goroch А., Burk S., Davidson К. Stability effects on aerosol size and height distributions. // Tellus, 1980. 32. - № 3. - P. 245-250.

70. Хргиан A.X. Физика атмосферы. TI-IL- Л. Гидрометеоиздат, 1987. ТI и II.

71. Берлянд М.Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы. -Л.: Гидрометеоиздат, 1975.- 448 с.

72. Петренчук О.П. Экспериментальные исследования атмосферных аэрозолей. — Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 262 с.

73. Кондратьев К.Я., Москаленко Н.И., Поздняков Д.В. Атмосферный аэрозоль. -Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 224 с.

74. Розенберг Г.В. Атмосферный аэрозоль и оптика рассеивающих сред. В кн.: Некоторые проблемы современной физики атмосферы. -М.: 1981. - С. 134 -157.

75. Smith E.V.P., Goftlicl D.M. Space Sci. Rev., 1974, v. 16, p. 771.

76. Таблицы спектральных линий. M., Наука, 1977.

77. Ивлев JI.C. Современные проблемы и перспективы аэрозольных исследований. // 2 Международная конференция "Естественные и антропогенные аэрозоли", Санкт-Петербург, 1999 // Материалы. СПб / Изд-во НИИХ СпбГУ, 2000. С . 11-14.

78. Селезнева Е.С. Атмосферные аэрозоли. — JL: Гидрометеоиздат, 1966 172 с.

79. Белов Н.Н. Расчеты по теории Ми без ограничений на радиус и комплексный показатель преломления вещества частицы // Физика и химия атмосферных аэрозолей. Проблемы физики атмосферы. Вып. 20. Под ред. JI.C. Ивлева. СПб.: Изд-во СПбГУ. 1997. С. 209-215.

80. W.Baum, L.Dunkelman. // J.Opt.Soc. America, 1955. v.45, N3, p. 166.

81. О.И. Лопов и др. // Изв. АН СССР, серия геофизическая, 1961, N3, с.478-486.

82. Мейсон Б.Дж. Физика облаков. Л.:Гидрометеоиздат, 1961. - 542 с.

83. Георгиевский Ю.С., Розенберг Г.В. Влажность как фактор изменчивости аэрозоля. Изв. АН СССР, Физика атмосферы и океана, 1973, т. 9, № 2, с. 126137.

84. Балин Ю.С., Креков Г.М., Самохвалов И.В., Рахимов Р.Ф. Влияние влажности на локационное рассеяние в атмосфере. Метеорология и гидрология, 1978, № 8, с. 114 - 119.

85. Bullrich К., Eiden R. Optical transmission on atmosphere in Hawaii. Met. Geophys. Inst. d. Iniversitat, 1966, Mainz. 97 p.

86. Hanel G. New results concerning the dependence of visibility on relative numidity ! and their significance in a model for visibility forecast. Contrid. Atmosph. Phys.,1971, v. 44, № 2 3, p. 137 - 167.t )

87. Москаленко Н.И., Танташев М.В., Терзи В.Ф., Скворцова С.Я. Оптические характеристики аэрозольных образований. — В. кн.: Первый глобальный эксперимент ПИГАП; т. 1 : Аэрозоль и климат. JI. : Гидрометеоиздат, 1981, с 154- 166.

88. Koabayssi M., Ikebe Y. Organic ice nuclei, ice forming properties of some aromatic compounds. J. Meteor. Soc. Japan, 1961, v. 39, № 2, p. 143.

89. Розенберг Г.В., Горчаков Г.И., Георгиевский И.О., Дюбовцева Ю.С. Оптические параметры атмосферного аэрозоля. В кн. Физика атмосферы и проблемы климата. М.: Наука. 1980. С. 216-256.

90. Филипов B.JI. Спектральное молекулярное пропускание горизонтальных трасс приземной атмосферы. Изв. АН СССР, Физика атмосферы и океана, 1979, № 1, С.114-116.

91. Филипов B.JI., Мирумянц С.О. Анализ среднестатистических зависимостей коэффициентов аэрозольного ослабления в области 0,59-10 мкм. Изв. ВУЗов, Физика, 1972, № 10, с. 103-106.

92. Зельманович И.Л., Шифрин К.С. Рассеяние полидисперсными системами. Таблицы по светорассеянию, т. 1-4, Л., 1966-1971.

93. Кобак В.О. Радиолокационные отражатели. М.: Сов. радио, 1975 - 248 с.i 97. Bohren C.F., Hunt A.J. Scattering of electromagnetic waves by a charged sphere/

94. Can. J. Phys. Vol. 55, 1977, p.1930-1935.

95. Ллойд Дж. Системы тепловидения. M. Мир, 1978.

96. Ne-лазера в атмосферных неоднородностях. // Физические науки: Вестник

97. Кабардино-Балкарского Государственного университета — Нальчик, 2004. — Вып. 9 с. 59.

98. Миронов B.JL Распространение лазерного пучка в турбулентной атмосфере. Новосибирск: Наука, 1981. - 246 с.

99. Каменецкий Е.С. Математическое моделирование аэродинамики атмосферы и распространения загрязняющих веществ над сложной подстилающей поверхностью. / Автореф. дис. док.физ.-мат. наук 35.00.30. Владикавказ, 2009. - 28 с.

100. Куповых Г.В., Морозов В.Н. Структура электродного слоя вблизи поверхности земли в приближении сильного турбулентного перемешивания // Известия высших учебных заведений. Сев.-Кав. Регион. Естественные науки. 2003., № 4. С. 44-48.

101. Васильев A.B., Ивлев Л.С. Эмпирические модели и оптические характеристики аэрозольных ансамблей двухслойных сферических частиц // Оптика атмосферы и океана. 1997. Т. 10, № 8. С. 856 865.

102. Филипов В.Л., Мирумянц С.О. Аэрозольное ослабление ИК радиации в окнах прозрачности атмосферы. Изв. АН СССР, Физика атмосферы и океана, 1971, т. 7, № 7, с.818-824.

103. Родионов С. Ф. и др. Селективная прозрачность атмосферных аэрозолей. Изв. АН СССР, сер. геогр. и геофиз., № 4, 1942.

104. Полякова Е. А. Спектрографическое изучение прозрачности атмосферы для ультрафиолетовой радиации Солнца. Труды ГГО, вып. 19 (81), 1950.

105. LauchJi А. Zur Absorption der ultravioletten Strahlung in Ozon. Zs. f.Phys., 53, 1929.