Оптические характеристики облаков верхнего яруса и их связь с метеорологическими параметрами атмосферы тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

9 15-1/382

На правах рукописи

Насонов Сергей Владимирович

ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБЛАКОВ ВЕРХНЕГО ЯРУСА И ИХ СВЯЗЬ С МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ АТМОСФЕРЫ

Специальность 01.04.05 - Оптика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Томск-2015

Работа выполнена в Федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет» и Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор Самохвалов Игнатий Викторович

Официальные оппоненты: Петрушин Александр Григорьевич, доктор физико-математических наук, профессор, Обнинский институт атомной энергетики - филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», старший научный сотрудник.

Катаев Михаил Юрьевич, доктор технических наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники», профессор кафедры автоматизированных систем управления.

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение «Центральная аэрологическая обсерватория»

Защита состоится 20 ноября 2015 г. в 16 часов 00 мин на заседании диссертационного совета Д 003.029.01, созданного на базе Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук, по адресу: 634055, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на официальном сайте Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН http://iao.ru/ffles/iao/theses/thesis77/text.pdf.

Автореферат разослан « » О^ТУ&^и!) 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических наук

Веретенников В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБойГ р?^гтвКННАЯ

Актуальность. В настоящее время мировым научвдм.. сообществом является общепризнанным факт существенного влияния облаков верхнего яруса (ОВЯ), состоящих преимущественно из кристаллов льда, на радиационные процессы в атмосфере и соответственно на особенности формирования климата Земли. Кристаллические облака могут, как отражать приходящее солнечное излучение, что приводит к охлаждению поверхности Земли, так и быть причиной парникового эффекта, выступая «экраном», противостоящим уходу тепла в космос [1,2]. При этом в настоящее время радиационные свойства ОВЯ еще слабо изучены. Одним из главных вопросов требующих уточнения - особенности микрофизики ОВЯ, связанные с проявлением преимущественной ориентации несферических частиц, которая приводит к анизотропии оптических свойств.

Факт наличия преимущественной ориентации кристаллов в облаках до сих пор практически не учитывается в расчётах радиационного баланса, что приводит к погрешностям в вычислениях. Дело в том, что определение состояния ориентированности кристаллических частиц в ОВЯ до сих пор остаётся проблематичным, из-за отсутствия доступных инструментальных методов.

Лазерное поляризационное зондирование является практически единственным инструментом для получения информации о преимущественной ориентации кристаллов в облаках. На кафедре оптико-электронных систем и дистанционного зондирования Национального исследовательского Томского госуниверситета (ТГУ) совместно с сотрудниками Института оптики атмосферы СО РАН создан и успешно функционирует уникальный высотный поляризационный лидар. Благодаря используемой оригинальной методике возможно оперативное определение всех 16 элементов матрицы обратного рассеяния света (МОРС), которая несёт в себе информацию о микроструктуре исследуемой среды. Анализ соотношений элементов экспериментальных МОРС позволяет выделить преимущественное направление ориентации рассеивающих частиц. Накопление и систематизация результатов измерений поляризационных характеристик кристаллических облаков проводимых с помощью высотного лидара ТГУ, даёт возможность значительно расширить представления о составе и процессах формирования кристаллических облаков содержащих преимущественно ориентированные ансамбли частиц. Таким образом, актуальность работы обусловлена необходимостью разработки микрофизической модели ОВЯ, описывающей оптические свойства облаков с учётом преимущественной ориентации кристаллических частиц.

В связи с вышесказанным цель диссертационной работы заключалось в экспериментальных исследованиях высотных профилей элементов матрицы обратного рассеяния света облаков верхнего яруса и оценке метеорологических условий в атмосфере, способствующих

образованию в облаках слоев кристаллических частиц, преимущественно ориентированных в пространстве.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Накопление и систематизация экспериментальных данных о высотных профилях элементов МОРС облаков верхнего ярусаг полученных в различные сезоны года (за 20102013гг.), а также выделение из всего массива экспериментальных данных облаков, содержащих преимущественно ориентированные кристаллические частицы.

2. Анализ информации о высотном распределении значений метеорологических характеристик атмосферы вблизи точки наблюдения и оценка совокупности характерных значений метеопараметров, при которых формируются облака с преимущественно ориентированными кристаллическими частицами.

3. Изучение физических механизмов оказывающих влияние на ориентацию несферических частиц ОВЯ, оценка их значимости на процесс ориентации частиц и разработка метода и инструментальных средств для определения скорости ветра на нижней границе ОВЯ.

4. Проведение экспериментов по одновременному измерению поляризационных характеристик облаков и скорости воздушных потоков на высотах наблюдаемой облачности.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Количество облаков верхнего яруса наблюдаемых в 2010-2013гг. над Томском с сильной ориентацией частиц в горизонтальной плоскости (-1<гш4<-0,8), существенной (-0,8<т44<-0,1) и слабой (-0,1<т«<1) значительно изменяется от сезона к сезону. Вариации относительной доли каждого из 3-х видов облаков верхнего яруса доходят до 82% от всех наблюдений.

2. Выделено три атмосферных ситуации, при которых формируются облака с аномальным обратным рассеянием:

- при понижении относительной влажности на 10-30% за время наблюдений (12 часов) образуются оптически тонкие облака, характеризующиеся одновременно оптической толщей т<0,2 и отношением рассеяния ЩЪ)>50;

- при возрастании относительной влажности на 10-30% за время наблюдений (12 часов) образуются облака средней толщины, характеризующиеся одновременно оптической толщей 0,1<т<0,4 и отношением рассеяния 10<К(Ь)<30,

- в условиях, когда относительная влажность изменяется не существенно (менее чем на 10%) за время наблюдений (12 часов) образуются оптически плотные облака, характеризующиеся одновременно оптической толщей т>0,5 и отношением рассеяния К(Ь)<30.

3. Разработанный способ лазерного дистанционного измерения горизонтальной скорости и направления перемещения облачного аэрозоля под действием ветра, основанный на анализе смещения изображений рельефа подсвечиваемых лазерным пучком неоднородностей нижней границы облачности позволяет исследовать влияние пульсаций скорости ветра на азимутальную ориентацию кристаллов облаков.

Научная новизна работы.

Впервые получена в результате статистической обработки экспериментальных данных количественная информация о сезонной изменчивости степени ориентации в горизонтальной плоскости кристаллических частиц облаков верхнего яруса.

Высотным профилям элементов МОРС полученным для облаков, содержащих ансамбли горизонтально ориентированных частиц, впервые сопоставлены данные о метеорологических параметрах атмосферы на высотах ОВЯ и определены характерные условия их формирования.

Разработан новый способ определения скорости и направления перемещения облаков, суть которого заключается в регистрации изображений рельефа подсвечиваемых лазерным пучком неоднородностей нижней границы облачности, с последующим анализом смещения полученных изображений.

Впервые проведены эксперименты по одновременному измерению оптических характеристик облаков и скорости воздушных потоков на высотах их наблюдения, с использованием цифровой фотоаппаратуры и лидара.

Научная и практическая значимость. Результаты проведённых исследований будут положены в основу построения физической модели, позволяющей прогнозировать присутствие ориентированных частиц в облаках верхнего яруса по совокупности измеряемых метеорологических параметров атмосферы на высоте формирования облачности. Полученные данные позволят повысить точность расчётов радиационных потоков в атмосфере, что в свою очередь будет способствовать повышению точности прогнозов погоды.

Методика и полученные в работе результаты могут быть использованы в качестве основы для проектирования и построения лидаров для мониторинга ОВЯ.

Достоверность результатов работы определяется: - статистической обеспеченностью полученных экспериментальных данных, а также согласием с результатами полученными другими авторами в схожих условиях;

- предварительной калибровкой метода лазерного поляризационного зондирования на участках трассы, где преобладает молекулярное рассеяние (R(h) =1) и совпадением в пределах допустимых погрешностей полученных МОРС с теоретически рассчитанными;

- проведением оценок погрешностей в определении элементов МОРС и исключением из анализа матриц, которые слишком отягощены ошибками (более 5%);

- решением экспертизы «Роспатента» о выдаче патента на изобретение.

Внедрение результатов работы. Результаты работы были использованы при выполнении:

• грантов РФФИ №08-05-13544-офи_ц, № 11-05-01200а, № 12-05-00675-а;

• Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы» по теме «Проведение исследований в области рационального природопользования с использованием уникальных установок (мероприятие 1.8 Программы) -госконтракты: №02.518.11.7156 от 8 июня 2009г., №02.518.11.7075 от 11 апреля 2007г., №16.518.11.7048 от 12 мая 2011 г., №14.518.11.7053 от 20 июля 2012 г.

• Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы» государственный контракт №П264 и соглашение №14.В37.21.0612.

• Аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2011 годы)», проекты №2.1.1/6939 и №2.1.1/13333.

Также результаты были использованы в учебном процессе кафедры оптико-электронных систем и дистанционного зондирования ТГУ.

Личный вклад автора. Автор сделал сравнительный анализ используемых методик и полученных результатов отечественных и зарубежных авторов по лазерному поляризационному зондированию, осуществлял текущее планирование и проводил эксперименты на высотном поляризационном лидаре ТГУ, обрабатывал полученные экспериментальные данные и делал расчёты МОРС. Проводил анализ экспериментально полученных МОРС и сопоставление их с метеоусловиями на высотах образования ОВЯ, совместно с руководителем формулировал основные выводы и результаты.

Апробация работы. По материалам диссертации опубликовано 39 работ, из которых 3 в рецензируемых журналах из перечня ВАК, 4 статьи в сборниках материалов международных конференций, включенных в Web of Science. Получен патент РФ на изобретение.

Основные результаты диссертационной работы докладывались на Шестой конференции студенческого научно-исследовательского инкубатора (Томск, 2009г.), Молодежной научной конференции в рамках Первого Томского Фестиваля науки (Томск, 2009г.), Четвертой всероссийской конференции молодых ученых «Материаловедение, технологии и экология в 3-м тысячелетии» (Томск, 2009г.), 3-й, 4-й и 5-й Международных научно-практических конференциях «Актуальные проблемы радиофизики» (Томск, 2010г., 2012г. и 2013г.), XVII и XVIII Рабочих группах «Аэрозоли Сибири», (Томск, 2010-2011гг.), VIII Международной школе молодых ученых «Физика окружающей среды» (Томск, 2010г.), XIX Международной конференции «Лазерно-информационные технологии в медицине, биологии и геоэкологии — 2011» (п. Абрау-Дюрсо, г. Новороссийск, 2011г.), XVII, XX и XXI Международных симпозиумах «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы» (Томск, 2011г., Новосибирск, 2014г., Томск, 2015г.).

Высотный поляризационный лидар ТГУ отмечен Большой золотой медалью и дипломом 7-й международной биотехнологической форум-выставки «РосБиоТех-2013», руководитель Самохвалов И.В., в составе авторского коллектива: Кауль Б.В., Волков C H., Брюханова В.В., Кириллов Н.С., Насонов C.B., Соковых O.A., Дорошкевич A.A., Стыкон А.П., Животенюк И В. Также коллектив авторов Самохвалов И.В., Насонов C.B., Стыкон А.П., Животенюк И.В., Брюханов И.Д. отмечен дипломами Второй и Третьей международных выставок «Радиофизика и электроника. РиЭ-2013» и «Радиофизика и электроника. РиЭ-2014» за лучшую разработку «Высотный поляризационный лидар».

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, списка литературы, содержащего 120 наименований цитируемой литературы. Общий объём диссертации включает в себя 54 иллюстрации, 35 таблиц и составляет 114 машинописных страниц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации; сформулированы цель и основные задачи исследования; приведены защищаемые положения, научная новизна, научная и практическая значимость, сведения об апробации работы, личный вклад автора; представлен краткий обзор структуры диссертации.

В первой главе диссертации приведён обзор основных физических процессов лежащих в основе формирования облаков верхнего яруса, а также информация об общей метеорологической обстановке на высотах их наблюдения. Кроме того, приводится описание микроструктуры ОВЯ и методов её исследования. Обозначены актуальные вопросы, требующие решения.

Во второй главе дано описание установки и метода исследований, представлены результаты анализа экспериментальных данных полученных в ходе экспериментов по измерению оптических характеристик кристаллических облаков.

Отмечено, что поляризационный лидар II У внесён в реестр уникальных научных экспериментальных установок России, благодаря реализованной возможности определения полной матрицы обратного рассеяния света. В разделе 2.1 приведено описание и характеристики установки. Лидар построен по моностатической схеме с разнесенными оптическими осями приёмной и передающей антенн. Зондирование осуществляется в зенит. В качестве источника зондирующего излучения используется Ш:УАО лазер с рабочей длиной волны 532нм, частой следования импульсов 10Гц и энергией в импульсе до 400мДж. Приёмной антенной служит зеркальный объектив Кассегрена с диаметром главного зеркала 0,5м и фокусным расстоянием 5м. На пути рассеянного излучения расположена диафрагма, определяющая поле зрение, линза и интерференционный фильтр. Далее призма Волпастона формирует два пучка с взаимно ортогональными поляризациями, которые поступают на фотодетекторы. В качестве фотодетееторов используются два ФЭУ фирмы Наташами, система регистрации - счётчик одноэлектронных импульсов РМ5400-А. Программа сбора, обработки и отображения информации расположена на компьютере. Управление лидаром осуществляется оператором.

В приёмной и передающих частях лидара расположены идентичные узлы изменения состояния поляризации рассеянного и лазерного излучения, вследствие чего возможно определение 4x4 матрицы обратного рассеяния. Данные узлы представляют собой установленные на роторы шаговых двигателей диски с четырьмя отверстиями, в которые закрепляются соответствующие оптические элементы - фазовые пластинки.

В разделе 2.2 описан метод лазерного поляризационного зондирования. Для определения МОРС необходимо измерить 16 дискретных последовательностей чисел фотоэлектронных импульсов N(/11), пришедших на счётчик фотонов. Величина N(/1^ определяется уравнением лазерного зондирования (в приближении однократного рассеяния): № = П^Ы.АИ;1^1 {И, )СуМ(А1)8,

Л*2> (/.,) = пЩ^АИ^Г^С-М^ (I)

1=1,...4;у=1,...4,

где А.'''"'^) и Л^4 — число импульсов, зарегистрированных в первом и втором

измерительных каналах, определяющих взаимно ортогонально поляризованные световые потоки, которые получаются после прохождения рассеянного излучения через призму Волластона Индексы / и у относятся, соответственно, к номеру состояния поляризации лазерного излучения я номеру приборных векторов приёмника; п - число лазерных импульсов, посылаемых в атмосферу

с целью накопления сигнала, С] и «г2 - квантовые эффективности счётных каналов; Иь - высота, соответствующая к-тому временному стробу счётчика фотонов; ДА к - пространственная длительность £-го строба; N0 - число фотонов в лазерном импульсе; А - площадь антенны; Т(К) -

прозрачность участка трассы; 0=1.2,3,4) - четыре пары взаимно ортогональных

приборных векторов; - матрица обратного рассеяния (элементы имеют размерность

[м-1 ср"1]); в, (| =1,2,3,4)-нормированный вектор Стоксаизлучения лазера.

Уравнения (1) являются векторным аналогом скалярного уравнения лазерного зондирования.

Раздел 2.3 посвящен описанию основных погрешностей, возникающих при определении элементов МОРС, возможных способов их учёта и уменьшения влияния на полезный сигнал, с целью повышения точности расчётов. Ошибки измерений могут быть выявлены в процессе калибровки лидара на участках трассы безоблачной атмосферы, МОРС которой имеет известный диагональный вид.

В разделах 2.4-2.6 второй главы диссертации представлены результаты лазерного поляризационного зондирования ОВЯ и анализ полученных данных.

Для каждого региона в зависимости от сезона ОВЯ имеют свои физические особенности, которые определяются преобладающими синоптическими условиями. Годовой ход (по сезонам) высоты и вертикальной протяженности облаков, наблюдаемых над Томском за период 20102013гг. приведены в таблице 1. Эксперименты проводились при условии отсутствия закрывающей облачности нижних ярусов.

Таблица 1

Усреднённые вертикальная протяженность (толщина) и высота нижней (НГО) и верхней границ __(ВГО) ОВЯ в период 2010-2013гг._

Характеристика | Время гола

2010г.

Зима Весна Лето Осень

Граница НГО 1 ВГО НГО ВГО НГО ВГО НГО ВГО

Высота, км 7,55 | 8,57 7,91 9,16 7,97 8,89 9.52 10,55

Толщина, м 1200 1240 920 1040

2011г.

Граница НГО ВГО НГО | ВГО НГО ВГО НГО ВГО

Высота, км 6,67 7,55 9,54 | 10,42 9,69 10,20 8,54 9,59

Толщина, м 880 880 510 1060

2012г.

Граница НГО ВГО НГО ВГО НГО ВГО НГО ВГО

Высота, км 7,93 8,63 7.34 8,23 9,50 10,03 8,47 8,97

Толщина, м 700 890 520 500

2013г.

Граница нго ВГО НГО ВГО НГО ВГО НГО ВГО

Высота, км 6,83 7,78 8,66 9.44 7,99 8,77 9,04 10,65

Толщина, м 960 770 790 1610

Высота облаков верхнего яруса изменяется в широких пределах и зависит от сезона наблюдений. Полученные средние значения высот нижней границы ОВЯ над Томском находятся в пределах 667(Н-7930м зимой и 797(Н9500м летом, верхней границы 755(Н-86Э0м зимой и 8770-4 0200м летом. Вертикальная протяженность облаков над местом наблюдения существенно изменялась - 510-=-1610м. Минимальное пространственное разрешение составляло 37,5м. Иногда облака имели многослойную структуру по вертикали, расслаиваясь на отдельные части различной толщины, разделенные между собой безоблачной атмосферой.

Изменение высоты и толщины облачности в широких пределах объясняется разнообразием физических процессов, обуславливающих их формирование в атмосфере. Из физики атмосферы известно, что образование ОВЯ происходит при больших контрастах температуры и влажности, упорядоченном подъёме и адиабатическом охлаждении воздуха, а также турбулентном обмене. Чаще всего ОВЯ образуются над тёплыми фронтами и вблизи центров циклонов, когда наблюдаются крупномасштабные восходящие потоки воздуха в верхнюю тропосферу.

Для анализа метеорологической обстановки на высотах облачности использовалась информация из базы данных Вайомингского университета (США) [6], о вертикальной стратификации вблизи точки наблюдения давления, температуры, направления и модуля скорости ветра, и других метеовеличин (таблица 2).

Таблица 2

Сезонные изменения средних значений метеовеличин на высотах наблюдаемых облаков [5]

Сезон Нижний граница облака Верхняя граница облака

г,-с Твир* °С А ° 5, м/с Г, °С /лИ7\ °С К, % .■>, м/с

2010г.

Зима -53,4 -57,8 60,5 250,3 14,1 -59,7 -«3,8 60,2 255,0 16,7

Весна -38,0 -46,8 43,3 263,4 20,4 -47,3 -53,7 50,5 265,0 24,2

Лето -29,9 ^0,6 37,6 239,6 9,9 -37,0 -47,2 37,1 222,9 9,9

Осень -53.2 -58,1 55,4 285,8 21,9 -57,9 -62,9 54,8 285,3 22,1

2011г.

Знма -43,7 -49,1 56,7 210,4 17,4 -51,0 -56,2 55,7 212,3 20,5

Весна -51,8 -59,8 39,6 241,8 14,6 -56,7 -64,2 40,4 240,7 15,3

Лето -46,8 -53,1 48,0 255,7 10,6 -49.8 -55,9 48,3 266,9 10,7

Осень -44,3 -53,6 37,9 195,7 16,8 -51,8 -60,4 37,5 183,5 18,3

2012г.

Знма -52.8 -59,8 47,3 266.5 13,0 -57,5 -64,5 46,6 264,9 14,0

Весна -45.4 -53,0 45,6 279.6 20,3 -49,4 -56,1 48,6 269,5 20,2

Лето -39,4 -50.3 32,3 214,1 11,0 -44,6 -54,7 32,8 225,9 10,7

Осень -39,5 -47,3 46,8 184,2 21,0 -43,8 -51,1 47,3 183,2 21,4

2013г.

Знма -45,7 -50,3 56,1 253,5 14,9 -52,4 -57,7 54,9 252,1 15,3

Весна -50,5 -58,6 50,5 283,7 29,9 -55,2 -63,1 49,2 284,7 30.5

Лето -32,5 -40,8 45,8 193,5 12,3 -38,8 -46,1 46,5 199,4 13,4

Осень -45.5 -52,0 47,1 230,9 20,2 -57.3 -63,8 45,0 245,3 21,8

В таблице введены следующие обозначения: Т — температура (°С), Точт — температура конденсации или точка росы (°С), Л - относительная влажность (%), £> - направление ветра (градусы), 5- скорость ветра (м/с).

При изучении условий были выбраны наиболее близко расположенные станции измерений, расположенные в г. Новосибирске (~250км на юго-запад от места наблюдений) и г. Колпашево (~240км на север от места наблюдений). Следует заметить, что, несмотря на расстояние между станциями около 500км, на высотах вблизи тропопаузы метеорологическая ситуация обычно примерно одинакова.

Диапазон изменения температуры на границах ОВЯ весьма широк. На нижней границе ОВЯ температура изменяется в пределах (-43,7-^53,4)°С зимой и (-29,9-?~-46,8)0С летом, на верхней границе: (-51,0-^59,7)°С зимой и (-37,Он—49,8)°С летом. Значения относительной влажности воздуха на нижней границе лежат в диапазоне (45,6-^-60,5)% зимой и (32,3-^-48,0)% летом, на верхней границе: (46,6-^-60,2)% зимой и (32,8-М8,3)°С летом. Преобладающее направление ветра - западное, значение скорости ветра - 10^20м/с.

Помимо макрофизических характеристик наблюдаемых облаков, на основе анализа соотношений элементов экспериментальных МОРС были выделены характерные особенности микрофизического строения облачности и сделаны предположения о составе и степени ориентированности кристаллических частиц в пространстве. В результате обработки было получено более 400 матриц обратного рассеяния, соответствующих облакам верхнего яруса (из обработки были исключены МОРС содержащие большие ошибки измерений). Анализу подверглись данные поляризационного зондирования за период 2010-2013гг.

Как известно параметром, характеризующим полярную ориентацию частиц, независимо от наличия или отсутствия азимутальной ориентации является элемент т*« нормированной МОРС [7]. Т.е. по мере группирования больших диаметров частиц возле плоскости перпендикулярной направлению зондирования, принимает всё большие отрицательные значения, стремясь к асимптотическому значению равному (-1).

В ходе работы было установлено, что количество облаков верхнего яруса наблюдаемых в 2010-2013гг. над Томском с сильной ориентацией частиц в горизонтальной плоскости (-1<т*|<-0,8), существенной (-0,8<пъм<-0,1) и слабой (-0,1<Ш44<1) значительно изменяется от сезона к сезону. Вариации относительной доли каждого из 3-х видов облаков верхнего яруса доходят до 82% от всех наблюдений.

Среди всего массива данных особо стоит выделить кристаллические облака с аномально высоким обратным рассеянием и одновременно минимальной деполяризацией зондирующего излучения. Данный феномен связан с зеркальным отражением от плоских граней кристаллов облаков, преимущественно ориентированных в горизонтальной плоскости. Впервые эффект

зеркального отражения при лазерном зондировании кристаллических облаков был описан в работе

[8]. Зеркально отражающие слои в перистых облаках над Томском наблюдались авторами работы

[9].

В разделе 2.6 диссертации приведены результаты лазерного поляризационного зондирования облаков с зеркальным отражением, с учётом анализа условий их формирования в атмосфере. В качестве одного из наглядных примеров наблюдения зеркально отражающих слоев рассмотрим эксперимент, проведённый 8-9 сентября 2011г. Эксперимент проходил с 21:29 8 сентября по 07:45 9 сентября местного времени. С 4:45 до 7:45 постоянно наблюдалось облако с признаками зеркального отражения на высоте 8- 10км (рис. 1). Вертикальная протяжённость

облака 450 метров.

2011г., местное время 05:37-05:43)

В таблице 3 приведены поляризационные характеристики наблюдаемого облака.

Таблица 3

Поляризационные характеристики слоя на высоте 8,7км (9.09.2011г.)

Ь, высота, км Вектор-параметр Стокса Степень поляризации Нормированная на элемент тц матрица обратного рассеяния

Вектор Стокса лазерного излучения в! Нормированный на интенсивность вектор Стокса рассеянного излучения в';

8,7 (I 10 0) (1 0,97 0,00 -0,02) 0,97 Г 1 -0.01 0.04 -0.04] -0.01 0.97 0.07 0.00 -0.04 0.04 -0.74 -0.06 [-0.04 0.02 0.07 -0.78]

э^п-юо) (1 -0,98 -0,08 -0,06) 0,98

83=(1 0 0 -1) (1 0,00 0,02 0,73) 0,73

8„=(1 0 1 0) (1 0,09 0,78 0,03) 0,79

Состояние поляризации отражённого излучения мало отличается от состояния поляризации

зондирующего излучения, а полученная МОРС - имеет диагональный вид. Это позволяет предположить, что аэрозольный слой представлен сильно ориентированными частицами, имеющими плоские геометрические грани. Согласно работам [10,11] условия для ориентации с

углом флаттера менее 4° могут сложиться для достаточно крупных частиц порядка 150-200мкм, при относительно слабой турбулентности воздуха.

Для оценки условий формирования данного облака использовались метеоданные, взятые из базы данных [6]. Ниже в двух таблицах представлены метеорологические данные на высотах существования отмеченных выше слоёв. Полученные значения метеопараметров относятся к времени очень близкому к моменту проведения эксперимента (06:00 9 сентября 2011г.).

Таблица 4

Колпашево, 06-00 9 сентября 2011г.

PRES HGHT TEMP DWPT RELH MIXR DRCT SKNT THTA ТНТЕ THTV

hPa m С С % g/kg deg knot к К к

400. 0 7200 -30. 3 -43.3 27 0 .21 275 43 315. 5 316. .3 315.6

327. 0 8587 -41. 2 -48.4 46 0 . 15 270 56 319. .2 319. 8 319.2

300. 0 9180 -45. 9 -50.6 59 0 .12 270 54 320. 6 321. 1 320. 6

290. 0 9405 -47. 7 -52.4 58 0 .10 270 56 321. 1 321. 5 321.1

285. 0 9518 -48. 6 -53.3 58 0 .09 270 56 321. 5 321. 9 321.5

251. 0 10344 -54 . 9 -59.6 56 0 .05 280 54 323. 9 324. 2 324 .0

250. 0 10370 -54. 9 -59.6 56 0. .05 280 54 324 . 3 324. 5 324.3

200. 0 11790 -54 . 7 -59.6 54 0. .06 295 49 346. 0 346. 3 346.0

Табл

Новосибирск, 06-00 9 сентября 2011г.

PRES HGHT TEMP DWPT RELH MIXR DRCT SKNT THTA ТНТЕ THTV

h Pa m С С % g/kg deg knot К К к

400. 0 7280 -27. 1 -41.1 25 0. .26 240 35 319. 7 320. 7 319.7

300. 0 9280 -44 . 7 -49.0 62 0. .15 240 35 322. 2 322. 8 322.3

299. 0 9302 -44 . 9 -49.1 63 0. 15 240 35 322. 3 322. 9 322.3

294 . 0 9415 -45. 7 -49.7 64 0. 14 240 37 322. 7 323. 2 322.7

278. 0 9783 -48. 1 -52.4 61 0. 11 240 41 324 . 4 324 . 9 324.4

250. 0 10480 -52. 7 -57.4 57 0. 07 245 41 327. 6 327. 9 327. 6

244 . 0 10637 -53. 9 -58.9 54 0. 06 245 41 328. 1 328. 3 328.1

219. 0 11331 -56. 1 -61.1 53 0. 05 250 37 335. 0 335. 2 335.0

В таблицах введены следующие обозначения: PRES - атмосферное давление [гПа], HGHT: высота [метры], TEMP - температура [Цельсий], DWPT-температура конденсации или точка росы [Цельсий], RELH - относительная влажность [%], MDCR-коэффициенг смешивания [г/килограмм], DRCT- направление ветра [градусы]. SlOsT скорость ветра [киот] (1 кнот = 0.514444м/с= 1.852км/ч), ТНГА - потенциальная температура [Кельвин], ТНТЕ - эквивале1ппая потенциальная температура [Кельвин], THTV - виртуальная потенциальная температура [Кельвин].

При рассмотрении таблиц видно, что значения относительной влажности на высотах $-10км составляют 56-64%, разница между температурой и точкой росы около 4-5°. Таким образом, к моменту эксперимента в атмосфере на высотах 9-11 км сложилась ситуация, благоприятная для образования кристаллических частиц правильной формы с совершенными гранями. Скорость и направление ветра на высотах расположения слоев не имеют существенных сдвигов. Это позволяет предположить, что деструктивное влияние турбулентности на ориентацию частиц незначительно.

Проведённые исследования позволили сопоставить наблюдаемым облакам зеркального отражения значения метеорологических характеристик атмосферы на высотах их образования. Было установлено, что важнейшим условием наблюдений является достижение определенного уровня пресыщения паров воды по отношению ко льду (105-115%), которое не должно быть

слишком большим с тем, чтобы роет кристаллов происходил достаточно медленно. Это способствует образованию кристаллов с ровными плоскими гранями. Матрицы обратного рассеяния в таких случаях в пределах экспериментальных ошибок имеют диагональный вид с диагональными элементами по модулю близкими к единице. Это является признаком зеркального отражения и свидетельствует о том, что кристаллические частицы облаков имеют высокую степень ориентации плоских граней в горизонтальное положение.

В некоторых случаях наблюдений облако представляло собой двухъярусную структуру, состоящую из двух горизонтальных слоев расположенных друг над другом. При этом признаки зеркального отражения отмечались всегда в верхней части облака на высотах вблизи 9-11км. Вероятно, нижний слой сформирован в результате выпадения частиц из верхней части, по мере их роста и нарушении правильной формы, что и способствовало ухудшению степени ориентации.

Из всего массива полученных данных были выделены три атмосферные ситуации, при которых формируются облака с аномальным обратным рассеянием: при понижении относительной влажности на 10-30% за время наблюдений (12 часов) образуются оптически тонкие облака, характеризующиеся одновременно оптической толщей т<0,2 и отношением рассеяния К(Ь)>50; при возрастании относительной влажности на 10-30% за время наблюдений (12 часов) образуются облака средней толщины, характеризующиеся одновременно оптической толщей 0,1<т<0,4 и отношением рассеяния 10<Я(Ь)<30; в условиях, когда относительная влажность изменяется не существенно (менее чем на 10%) за время наблюдений (12 часов) образуются оптически плотные облака, характеризующиеся одновременно оптической толщей т>0,5 и отношением рассеяния Я(Ь)<30.

По данным экспериментов установлено, что наблюдаемые облака с зеркальным отражением явление достаточно частое и может достигать до 30% всех наблюдений ОВЯ. Поэтому данный эффект необходимо учитывать при оценке влияния кристаллических облаков на перенос солнечной радиации.

Третья глава посвящена описанию основных физических механизмов, которые оказывают влияние на ориентацию кристаллических частиц облаков верхнего яруса, а также возможностям оценки степени влияния того или иного механизма на ледяные частицы.

В разделе 3.1 дано краткое описание поведения облачных кристаллов льда в атмосфере и действующих на них ориентирующих и деструктивных по отношению к ориентации сил. Как известно для мелких частиц воздух является вязкой средой, для более крупных частиц движение носит турбулентный характер. Движение частицы в жидкости или газе описывается безразмерным параметром, называемым числом Рейнольдса:

Ве = иЛ/и, (2)

где и — относительная скорость движения тела в потоке, Л - характерный размер тела (наибольший диаметр), V - кинематическая вязкость воздуха. Устойчивый характер движения, когда большой диаметр тела ориентирован перпендикулярно вектору скорости набегающего потока, сохраняется до тех пор, пока выполняется условие Яе < 50.

Механизмы ориентации частиц были рассмотрены и обобщены в работе [13]. Основными ориентирующими факторами являются совместное действие на частицу гравитации и аэродинамических сил, приводящих, как известно, к ориентации частиц преимущественно в горизонтальной плоскости. На частицу действует момент сил, который стремится её развернуть наибольшим размером поперёк направлению потока. Ориентирующее воздействие на частицу могут оказывать электрические поля. Для появления ориентации частицы обусловленной электрическими силами необходимы поля напряженностью 104В/м и выше, однако экспериментальные данные о существовании таких полей в ОВЯ отсутствуют. Турбулентность и броуновское движение самих кристаллов оказывают дезориентирующее воздействие на кристаллические частицы в атмосфере. Турбулентные ячейки, размеры которых сопоставимы с наибольшими диаметрами частиц, наиболее эффективно нарушают ориентацию. Вихри больших масштабов ответственны за макроскопический перенос, и на ориентацию влияют не существенно.

Особо стоит отметить возможность азимутальной ориентации частиц пульсациями скорости ветра. Дело в том, что анализ экспериментальных МОРС полученных авторами [14] показали, что кристаллические облака содержат значительное число частиц (вытянутых форм) с выраженной азимутальной ориентацией, т.е. характерные размеры частиц, например большие диаметры, оказываются ориентированными относительно некоторого направления, лежащего в горизонтальной плоскости. Степень азимутальной ориентации частиц характеризуется параметром:

х = (т'гг+т'„)1{\ + т'и), (3)

где т'и - элементы приведённой матрицы обратного рассеяния. Диапазон изменения определяется как 0<х<1. Наличие азимутальной ориентации частиц отмечаются в 95% случаев наблюдений, но в большинстве случаев она была слабо выражена - к существенной ориентации (х > 0,2) относится не более 30% случаев.

Предположение, что за азимутальную ориентацию могут быть ответственны пульсации скорости ветра, было сделано в работе [15]. Теоретические оценки, сделанные авторами работы, показали что моменты, ориентирующие частицу, пропорциональны квадрату разности скорости частицы и воздушного потока. Т.е. можно допустить, что пульсирующие движения могуг приводить к ориентации частиц. Для этого кристаллы льда должны увлекаться пульсациопными движениями воздуха, а сами эти движения должны иметь разные характеристики по разным направлениям. Т.е. азимутальная ориентация частиц должна быть вызвана пульсациями,

принадлежащими анизотропной турбулентности, сохраняющей ветровую ориентацию. Высказанная гипотеза требует проверки, в связи с чем необходимо исследовать взаимосвязь между скоростью ветра на высотах ОВЯ и положением в пространстве кристаллических частиц, т.е. связать данные по матрицам обратного рассеяния и данные по пульсациям скорости ветра.

В разделе 3.2 проведён анализ данных о скорости и направлении ветра на высотах ОВЯ по результатам измерений со станций в Колпашеве и Новосибирске [6]. Скорость ветра изменяется в диапазоне 0-^5 Ом/с, преимущественное направление — западное, а преобладающее значение скорости ~ 20м/с.

Для оперативного определения скорости ветра целесообразно развивать дистанционные и бесконтактные методы, позволяющие проводить измерения в местах недоступных для установки датчиков, а также не требующие трудоёмких и времязатратных подготовительных работ, как например, самолетные измерения или запуск радиозондов. Для решения этой задачи перспективными являются лазерные корреляционные методы, основанные на регистрации флуктуаций лидарных сигналов на аэрозольных неоднородностях атмосферы, перемещающихся под действием ветра, с последующим применением корреляционной методики обработки [16].

В разделе 3_5 предложен новый способ реализации лазерного корреляционного метода определения скорости и направления перемещения облачного аэрозоля увлекаемого ветром. Способ измерения содержит в себе несколько этапов. Первый этап: получение изображений неоднородностей нижней границы облаков в различные моменты времени. Он включает в себя подсвет лазерным пучком неоднородностей нижней границы облаков и регистрацию рассеянного излучения приёмником. В качестве приёмного устройства предлагается использовать ПЗС матрицу. На втором этапе происходит обработка полученной информации. Здесь к полученным изображениям применяются алгоритмы бинаризации и квантования [17]. Бинаризация и квантование необходимы для того, чтобы сократить информационную избыточность кадра, оставив в нём только необходимые детали (облако) и исключить несущественные (фон). На третьем этапе рассчитывается центр масс изображений:

££хВ(х,у) ^уВ(х,у)

0 у=0 ж=0 >=0

=---. Ус-- ->

А А

где В(х,у) - интенсивность пикселя с координатами (х,у), А = ^^В(х,у) - количество

1=0 у=0

пикселей в области. Скорость и направление перемещения определяется путём нахождения пространственного сдвига рассчитанного центра масс, для двух последовательно полученных изображений неоднородностей нижней границы облака, к интервалу времени между регисграциями изображений.

Для реализации описанного способа на практике предлагается использовать поляризационный лидар ТГУ с дополнительным приёмным каналом для регистрации изображений нижней границы облачности.

В разделе 3.4 диссертации приведено описание экспериментов по одновременному измерению скорости перемещения ОВЯ под действием ветра и МОРС, с использованием возможностей лидара и цифровой фотоаппаратуры, а также рассмотрены основные результаты. Предложенный инструментальный способ помимо прочего, даёт возможность определять оптические и микрофизические параметры аэрозоля за счёт использования поляризационных эффектов.

Полученные результаты войдут в основу для дальнейшего развития метода лазерного дистанционного измерения горизонтальной скорости ветровых потоков в атмосфере, с оценкой степени их влияния на азимутальную ориентацию кристаллических частиц ОВЯ. Решение этой задачи позволит прогнозировать состояние ансамбля облачных кристаллических частиц по данным о скорости воздушных потоков на высотах облаков.

В заключении кратко сформулированы основные выводы и результаты диссертационной работы:

1. В результате статистической обработки экспериментальных данных получена количественная информация о пространственной структуре (высота, вертикальная протяженность) облаков верхнего яруса наблюдаемых над г. Томском в различные сезоны года (за период 20102013гг.). Среднее значение высоты облаков верхнего яруса изменяется в пределах 6670+10200« в зависимости от сезона наблюдений. Вертикальная протяженность облаков - в диапазоне 510-=-1610м. Минимальное пространственное разрешение составляло 37,5м.

2. В ходе анализа экспериментальных данных о высотных профилях элементов МОРС облаков верхнего яруса отмечена существенная изменчивость степени ориентации кристаллических частиц облаков от сезона к сезону и от месяца к месяцу. Наблюдаемые ОВЯ содержат частицы сильной горизонтальной ориентацией (—1< ш« <—0,8), с существенной ориентацией (-0,8 < ти < —0,1) и слабо и не существенно ориентированные частицы (-0,1< тц < 1), причём количество облаков принадлежащих каждому из трёх диапазонов может достигать 82% от общего количества, в зависимости от месяца или сезона.

3. Установлены характерные значения метеопараметров атмосферы, при которых наблюдались облака верхнего яруса: средние значения температуры на нижней границе облаков изменяются от -30°С до -53°С, на верхней границе от -37°С до -53°С, средние значения точки росы от —41°С до -60°С, на верхней границе от —46°С до -65°С, средние значения относительной влажности на нижней границе облаков изменяются от 32% до 61%, на верхней от 33% до 60%,

средние значения скорости ветра изменяются от 10 до 30 м/с на верхней и нижней границах облачности.

4. Разработан новый инструментальный способ определения горизонтальной скорости и направления перемещения облаков. Проведены эксперименты с использованием поляризационного лидара и цифровой фотоаппаратуры, по одновременному измерению скорости перемещения облаков расположенных на различных высотах и их оптических характеристик (МОРС).

5. Результаты работы могут быть положены в основу для проектирования и построения лидаров для мониторинга ОВЯ, а также использованы для решения обратной задачи светорассеяния - по экспериментально полученным МОРС восстановить микрофизические параметры облаков.

Список литературы:

1. Baker В.М. Cloud microphysics and climate // Science. - 1997. - №276. - P. 1072-1078.

2. Ramanathan V., Collins W. Thermodynamic regulation of ocean warming by cirrus clouds deduced from observations of the 1987 El Nino // Nature! - 1991. - №351. - P.27-32.

3. Thomas L., Cartwright J. C. and Wareing D. P. Lidar observations of the horizontal orientation of ice crystals in cirrus clouds // Tellus Ser. - 1990. - В 42. - P. 211-216.

4. Chepfer H., Brogniez G., Goloub P., Breon F.M. and Flamant P.H. Observations of horizontally oriented ice crystals in cirrus clouds with POLDER-l/ADEOS-1 // J. Quantum Spectrosc. - 1999. -№63. - P.521-543.

5. Кауль Б.В., Волков C.H., Самохвалов И.В. Результаты исследований кристаллических облаков посредством лидарных измерений матриц обратного рассеяния света // Оптика атмосферы и океана. -2003. - Т. 16. №04. -С.354-361.

6. University of Wyoming. [Web-сайт]. URL: http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html (дата обращения: 21.03.2015).

7. Кауль Б.В. Симметрия матриц обратного рассеяния света в связи с ориентацией несферических аэрозольных частиц // Оптика атмосферы и океана. - 2000. - Т.13. №10. - С. 895900.

8. Piatt C.M.R. Some microphysical properties of an ice cloud from lidar observation of horizontally oriented crystals // J. Appl. Meteorol. - 1978. - №17. - P. 1220-1224.

9. Балин Ю.С., Кауль Б.В., Коханенко Г.П. Наблюдения зеркально отражающих частиц и слоев в кристаллических облаках // Оптика атмосферы и океана. - 2011. -Т 24. № 04. - С.293-299.

10. Бурнашов A.B., Кусгова H.B. Рассеяние света преимущественно ориентированными ледяными кристаллами. I. Гексагональные пластинки // Оптика атмосферы и океана. - 2011. - Т. 24. № 3. - С.199-204.

11. Галилейский В.П., Кауль Б.В., Матвиенко Г.Г., Морозов A.M. Угловая структура интенсивности света вблизи углов зеркального отражения от граней кристаллических частиц льда // Оптика атмосферы и океана. - 2009. - Т.2 №7. - С.643-649.

12. Кауль Б.В., Самохвалов И.В. Ориентация частиц в кристаллических облаках Ci: Часть 2. Азимутальная ориентация // Оптика атмосферы и океана. -2006. - Т. 19. № 01. - С. 44-46.

13. Кауль Б.В., Самохвалов И.В. Физические факторы, определяющие пространственную ориентацию частиц кристаллических облаков // Оптика атмосферы и океана. - 2008. — Т. 21. № 01. -С. 27-34.

14. Кауль Б.В., Волков C H., Самохвалов И.В. Результаты исследований кристаллических облаков посредством лидарных измерений матриц обратного рассеяния света // Оптика атмосферы и океана.-2003.-Т. 16. - С.354-361.

15. Кауль Б.В., Самохвалов И.В. Ориентация частиц в кристаллических облаках Ci: Часть 2. Азимутальная ориентация // Оптика атмосферы и океана. -2006. - Т. 19. X» 01. - С. 44-46.

16. Орлов В.М., Матвиенко Г.Г., Самохвалов И.В. и др. Применение корреляционных методов в атмосферной оптике. - Новосибирск: Наука. - 1983. - 160с.

17. Елизаров А. И., Насонов C.B. Определение характеристик движения облаков в атмосфере с использованием лидара и цифровой фотокамеры // Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы: Материалы XX Международного симпозиума [Электронный ресурс]. — Томск: Издательство ИОА СО РАН, 2014. — 1 CD-ROM. — PC Pentium 1 или выше; ОС Microsoft Windows; CD-ROM 16-х или выше; мышка. -В214-В217.

Основные публикации по теме диссертации

Статьи в журналах, включенных в Перечень российских рецензируемых журналов, рекомендованных ВАК:

1. Бурлаков В.Д., Долгий С.И., Невзоров A.B., Самохвалов И.В., Насонов C.B., Животенюк И.В., Ельников A.B., Назаров Е.В., Плюснин И.И., Шиханцов A.M. Следы извержения вулкана Эйяфьятлайокудль по данным лидарных наблюдений в Томске и Сургуте // Оптика атмосферы и океана. - 2011- Т. 24, № 10. - С. 880-886. в переводной версии журнала:

Burlakov V.D., Dolgit S.I., Nevzorov A.V., Samokhvalov I.V., Nasonov S.V., Zhivotenyuk I.V., El'nikov A.V., Nazarov E.V., Plusnin I.I., Shikhantsov A.M. Traces of eruption of Eyjafjallajökull

volcano according to data of lidar observations in Tomsk and Surgut // Atmospheric and Oceanic Optics. -2012.-Vol. 25, No. 2.-P. 110-117.

2. Самохвалов И.В., Брюханов И.Д., Насонов C.B., Животенюк И.В., Стыкон А.П. Исследование оптических характеристик перистых облаков с аномальным обратным рассеянием // Известия высших учебных заведений. Физика. -2012. -Т.55. № 8.-С. 63-67.

в переводной версии журнала'.

Samokhvalov I.V., Bryukhanov I D., Nasonov S.V., Zhivotenyuk I.V., Stykon A.P. Investigation of the optical characteristics of cirrus clouds with anomalous backscattering // Russian Physics Journal. -2013. - Vol. 55, No. 8. - P. 925-929.

3. Самохвалов И.В., Кауль Б.В., Насонов С.В., Животенюк И.В., Брюханов И.Д. Матрица обратного рассеяния света зеркально отражающих слоёв облаков верхнего яруса, образованных преимущественно ориентированными кристаллическими частицами в горизонтальной плоскости // Оптика атмосферы и океана. - 2012. -Том 25, № 5. - С. 403-411.

Патент Российской Федерации на изобретение:

4. Пат. 2503032. Российская Федерация, МПК G01S 17/95. Способ измерения скорости движения облаков // Насонов С.В., Самохвалов И.В., Фомин Г Г., Суханов Б.В.; заявитель и патентообладатель ГОУВПО Томский государственный университет; заявл. 07.12.09; опубл. 27.12.2013, Бюл. №36.-7с.

Публикации в сборниках материалов зарубежных конференций, включенных в Web of Science:

5. Nasonov S.V., Samokhvalov I V. Analysis microstructure of the upper-level clouds by polarization characteristics of lidar returns // Proc. SPIE 9292, 20th International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics, 92922L (November 25, 2014). - P. 92922L-1-92922L-8.

6. Elizarov A.I., Nasonov S.V. Determination of clouds motion characteristics in the atmosphere with LIDAR and digital cameras // Proc. SPIE 9292, 20th International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics, 929210 (November 25, 2014). - P. 929210-1929210-4.

7. Samokhvalov I.V., Nasonov S.V., Stikon A.P., Bryukhanov I. D., Borovoi A G., Volkov S.N., K.ustova N.V., Konoshonkin A.V. Investigation of phase matrices of cirrus containing ensembles of oriented ice particles // Proc. SPIE 9292, 20th International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics, 92922M (November 25,2014). - P. 92922M-1- 92922M-6.

8. Samokhvalov I.V., Belov V.V., Kaul B.V., Bryukhanova V. V., Bryukhanov I. D., Nasonov S.V., Tarasenkov M.V. Analysts of experiments on high-level cloud sensing with a satellite radiometer and a ground-based polarization lidar // Proc. SPIE 9292, 20th International Symposium on

Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics, 92922B (November 25, 2014). - P. 92922B-1-92922B-8.

Публикации в других научных изданиях:

9. Насонов С.В., Самохвалов И.В. Определение фазового состава облаков по изменению элементов матрицы обратного рассеяния света // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2010. - Т.53. №9/3. - С. 8-9.

10. Насонов С.В., Самохвалов И.В. Исследование кристаллических облаков верхнего яруса с преимущественно ориентированными частицами на поляризационном лидаре ТГУ // Известия высших учебных заведений. Физика. -2012. -¡<»9/2. - С. 134-135.

11. Насонов С.В., Самохвалов И.В., Стыкон А.П., Елизаров А.И. Определение скорости и направления перемещения облаков верхнего яруса с использованием лидара и цифровой фотокамеры // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2013. - Т.56. № 8/3. - С. 224-226.

12. Самохвалов И.В., Насонов С.В., Брюханов И.Д., Боровой А.Г., Кауль Б.В., Кустова Н.В., Коношонкин А.В. Анализ матрицы обратного рассеяния перистых облаков с аномальным обратным рассеянием // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2013. - Т.56. Х° 8/3. - С. 281-283.

13. Насонов С.В., Самохвалов И.В. Исследование микроструктуры облаков верхнего яруса по изменению элементов матрицы обратного рассеяния света // Современные проблемы радиоэлектроники. Сборник научных трудов / Науч. ред. Г.Я. Шайдуров - Красноярск: Сиб.федер. ун-т., - 2011г. - С. 223-236.

14. Насонов С.В., Самохвалов И.В. Исследование характеристик облаков верхнего яруса поляризационным лидаром // Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения: Труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых / Под общей редакцией Л.П. Мышляева; СибГИУ. - Новокузнецк, 2010г. - Вып. 14. - Ч. III. Технические науки. -С. 41-43.

15. Самохвалов И.В., Насонов С.В., Кауль Б.В., Стыкон А.П., Жпвотешок И.В. Результаты лидарных наблюдений зеркально отражающих слоев облаков верхнего яруса, образованных кристаллическими частицами, преимущественно ориентированными в горизонтальной плоскости // Лазеры. Измерения. Информация. 2011. — Т.З. - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2011. - С. 28-39.

16. Самохвалов И.В., Насонов С.В., Брюханов И.Д., Животенюк И.В., Стыкон А.П. Поляризационная лазерная локация перистых облаков // Труды XXVIII Всероссийского симпозиума «Радиолокационное исследование природных сред» / под общ. ред. С.С. Суворова; редкол.: С.С. Суворов, М М. Пеньков, И.В. Сахно, С.Е. Шалдеев и др.; ответст. за вып.: И.Д. Семченкова.-СПб.: ВКА имени А.Ф. Можайского, 2013. - Вып. 10, 'Г.2. - С. 367-372.

17. Самохвалов И.В., Насонов C.B., Брюханов И.Д., Боровой А.Г., Кауль Б.В., Кустова -{.В., Коношонкин A.B. Оценка параметров микроструктуры перистых облаков с аномальным >братным рассеянием поляризационным лидаром // Лазеры. Измерения. Информация. 2013. Т. 3. -:Пб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2013. - С. 295-307.

18. Самохвалов И.В., Насонов C.B., Брюханов И.Д. Оценка параметров микроструктуры перистых облаков с аномальным обратным рассеянием по экспериментальным тайным лазерного поляризационного зондирования // Лазерно-информационные технологии в медицине, биологии, геоэкологии и транспорте — 2014: труды XXII Международной конференции 5-12 сентября 2014 года; г. Новороссийск под редакцией профессора В.Е. Привалова-Новороссийск: ГМУ имени адмирала Ф.Ф. Ушакова, 2014. - С.61-62.

Псч. л. I. Тираж 100 экз. Заказ № 23.

Тираж отпечатан в типографии ИОА СО РАН. 634055, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1. Теп. 49-10-93.

15-10850

2015672641 IUIIЩИ IIЦП III HI HI