Vol. 35, issue 02, article # 3

Abstract:

The results of works on the development and use of remote sensing instrumentation for monitoring of the meteorological state of the atmosphere at IMCES SB RAS are considered including, first of all, instruments for active acoustic sounding together with radiometric (passive) instruments for monitoring the temperature and wind structure, turbulence characteristics in the lower atmosphere, and moisture content in the troposphere. A hardware-software complex for monitoring and forecasting the state of the atmosphere over Tomsk and its vicinity and remote sounding stations distributed over the territory under study (test site) are described.

Keywords:

atmospheric boundary layer, remote sensing means, acoustic sounding, sodar, radiometer, hardware-software complex

References:

1. Pogranichnye sloi atmosfery. Priroda, teoriya i prilozheniya k modelirovaniyu i ohrane okruzhayushchej sredy / pod red. A. Baklanova, B. Grizogono. M.: GEOS, 2012. 260 p.
2. Zilitinkevich S.S. Atmosfernaya turbulentnost' i planetarnye pogranichnye sloi. M.: Fizmatlit, 2013. 247 p.
3. URL: https://en.ilmatieteenlaitos.fi/isars2020 (data obrashcheniya: 05.11.2021).
4. Krasnenko N.P. Metody i sredstva distantsionnogo akusticheskogo zondirovaniya atmosfery // Metody i ustrojstva peredachi i obrabotki informatsii: Mezhvuz. sb. nauch. tr. / pod red. V.V. Romashova, V.V. Bulkina. M.: Radiotekhnika, 2009. Is. 11. P. 143–154.
5. Krasnenko N.P., Shamanaeva L.G. Sodars and their application for investigation of the turbulent structure of the lower atmosphere // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2016. V. 48. P. 012025.
6. Krasnenko N.P. Sodary dlya zondirovaniya atmosfernogo pogranichnogo sloya // Nauchnoe priborostroenie. 2018. V. 28, N 4. P. 82–89.
7. Krasnenko N.P. Metody i sredstva distantsionnogo monitoringa i prognozirovaniya sostoyaniya nizhnej troposfery // Vseros. otkrytye Armandovskie chteniya «Murom-2019». Murom: Izd.-poligraf. tsentr MI VlGU, 2019. P. 20–29.
8. Kallistratova M.A., Petenko I.V., Kuznetsov R.D., Kulichkov S.N., Chkhetiani  O.G., Chunchuzov I.P., Lyulyukin V.S., Zajtseva D.V., Vazaeva N.V., Kuznetsov D.D., Perepelkin V.G., Bush G.A. Sodarnoe zondirovanie atmosfernogo pogranichnogo sloya (obzor rabot IFA im. A.M. Obuhova RAN) // Izv. RAN. Fiz. atmosf. i okeana. 2018. V. 54, N 3. P. 283–300.
9. Odintsov S.L. Razvitie i primenenie akusticheskih sredstv diagnostiki atmosfernogo pogranichnogo sloya // Optika atmosf. i okeana. 2019. V. 32, N 9. P. 786–791; Odintsov S.L. Development and use of acoustic tools for diagnostics of the atmospheric boundary layer // Atmos. Ocean. Opt. 2020. V. 33, N 1. P. 104–108.
10. Kadygrov E.N., Kuznetsova I.N. Metodicheskie rekomendatsii po ispol'zovaniyu distantsionnyh izmerenij profilej temperatury v atmosfernom pogranichnom sloe mikrovolnovymi profilemerami: teoriya i praktika. Dolgoprudnyj: Fizmatkniga, 2015. 171 p.
11. Krasnenko N.P., Tihomirov A.A. Tekhnicheskie sredstva i tekhnologii distantsionnogo zondirovaniya atmosfery i podstilayushchej poverhnosti // Optika atmosf. i okeana. 2002. V. 1, N 1. P. 51–61.
12. Krasnenko N.P., Kudryavtsev A.N., Rakov D.S., Stafeev P.G. Tekhnicheskie sredstva dlya issledovaniya prizemnoj atmosfery i rasprostraneniya zvukovyh voln // Optika atmosf. i okeana. 2012. V. 25, N 2. P. 158–164; Krasnenko N.P., Kudryavtsev A.N., Rakov D.S., Stafeev P.G. Equipment for studying surface atmosphere and acoustic wave propagation // Atmos. Ocean. Opt. 2012. V. 25, N 4. P. 304–310.
13. Kapegesheva O.F., Krasnenko N.P., Stafeev P.G., Shamanaeva L.G. Vliyanie vremeni usredneniya na kachestvo vosstanovleniya harakteristik melkomasshtabnoj vetrovoj turbulentnosti pri akusticheskom zondirovanii // Izv. vuzov. Fizika. 2012. V. 55, N 10. P. 28–31.
14. Kapegesheva O.F., Krasnenko N.P., Stafeev P.G., Shamanaeva L.G. Dinamika struktury temperaturnoj i vetrovoj turbulentnosti v nizhnih sloyah atmosfery po rezul'tatam akusticheskogo zondirovaniya // Izv. vuzov. Fizika. 2012. V. 55, N 9/2. P. 228–232.
15. Krasnenko N.P., Shamanaeva L.G. Prostranstvenno-vremennaya dinamika skorosti dissipatsii kineticheskoj energii turbulentnosti v nizhnej atmosfere // Izv. vuzov. Fizika. 2012. V. 55, N 12. P. 101–106.
16. Krasnenko N.P., Kapegesheva O.F., Stafeev P.G., Shamanaeva L.G. Vneshnie masshtaby temperaturnoj i dinamicheskoj turbulentnosti po rezul'tatam akusticheskogo zondirovaniya atmosfery // Izv. vuzov. Fizika. 2013. V. 56, N 6. P. 57–62.
17. Kapegesheva O.F., Krasnenko N.P., Stafeev P.G., Shamanaeva L.G. Otsenka vneshnego masshtaba dinamicheskoj turbulentnosti po rezul'tatam akusticheskogo zondirovaniya atmosfery // Izv. vuzov. Fizika. 2013. V. 56, N 9/2. P. 254–255.
18. Kapegesheva O.F., Krasnenko N.P., Stafeev P.G., Shamanaeva L.G. Vneshnij masshtab dinamicheskoj turbulentnosti po rezul'tatam akusticheskogo zondirovaniya atmosfery // Optika atmosf. i okeana. 2013. V. 26, N 11. P. 964–968.
19. Krasnenko N.P., Tarasenkov M.V., Shamanaeva L.G. Prostranstvenno-vremennaya dinamika skorosti vetra po rezul'tatam mini-sodarnyh izmerenij // Izv. vuzov. Fizika. 2014. V. 57, N 11. P. 77–83.
20. Krasnenko N.P., Shamanaeva L.G. Prostranstvenno-vremennaya dinamika harakteristik atmosfernoj turbulentnosti po rezul'tatam akusticheskogo zondirovaniya // Uchenye zapiski fiz. fakul'teta MGU. 2014. N 6. P. 146306-1–8.
21. Shamanaeva L.G., Krasnenko N.P., Kapegesheva O.F. Sutochnaya dinamika srednekvadratichnyh otklonenij trekh komponentov skorosti vetra v pogranichnom sloe atmosfery // Izv. vuzov. Fizika. 2017. V. 60, N 12. P. 156–160.
22. Krasnenko N.P., Kapegesheva O.F., Tarasenkov M.V., Shamanaeva L.G. Prostranstvenno-vremennaya dinamika dispersii skorosti vetra po rezul'tatam izmerenij mini-sodarom // Izv. vuzov. Fizika. 2015. V. 58, N 8. P. 65–69.
23. Krasnenko N.P. Sрamanaeva L.G. Sodarnye issledovaniya prostranstvenno-vremennoj dinamiki nizhnego sloya atmosfery // Tr. VKA im. A.F. Mozhajskogo. 2018. Iss. 662. P. 146–151.
24. Shamanaeva L.G., Potekaev A.I., Krasnenko N.P., Kapegesheva O.F. Dinamika kineticheskoj energii v atmosfernom pogranichnom sloe po rezul'tatam minisodarnyh izmerenij // Izv. vuzov. Fizika. 2018. V. 61, N 12. P. 126–131.
25. Krasnenko N., Simakhin V., Shamanaeva L., Cherepanov O. Robust nonparametric methods of statistical analysis of wind velocity components in acoustic sounding of the lower layer of the atmosphere // Symmetry. 2019. V. 11, is. 8. P. 961–974.
26. Sposob formirovaniya napravlennogo akusticheskogo izlucheniya mnogoelementnymi antennymi reshetkami i ustrojstvo dlya ego realizatsii: Pat. 2499302. Russia, MPK G10K 11/00 (2006.01). Krasnenko N.P., Kudryavtsev A.N., Rakov A.S., Rakov D.S., Sandukov Ts.D., Stafeev P.G.; FGBUN Institut monitoringa klimaticheskih i ekologicheskih sistem Sibirskogo otdeleniya Rossijskoj akademii nauk. N 2012121225/28; Zayavl. 23.05.2012; Opubl. 20.11.2013. Byul. N 32.
27. Krasnenko N.P., Rakov A.S., Rakov D.S., Shendrik D.A. Akusticheskaya antennaya reshetka s elektronnym upravleniem luchom diagrammy napravlennosti // Dokl. Tom. gos. un-ta sistem upravleniya i radioelektroniki. 2013. V. 29, N 3. P. 53–57.
28. Kuz'min A.A., Rakov A.S., Shein I.Yu. Razrabotka mobil'nogo akusticheskogo lokatora na fazirovannoj antennoj reshetke dlya zondirovaniya atmosfery // Sb. izbrannyh statej nauchnoj sessii TUSUR. 16–18 may 2018 year Tomsk: V-Spektr. Pt. 1. 2018. P. 32–34.
29. Krasnenko N.P., Rakov A.S., Rakov D.S. Moshchnye akusticheskie antennye reshetki dlya atmosfernyh prilozhenij // Nauchnoe priborostroenie. 2018. V. 28, N 4. P. 90–97.
30. Rakov D.S., Rakov A.S., Kydryavtsev A.N., Krasnenko N.P., Chursin Y.A., Murin M.A. A study of directional patterns of ultrasonic parametric array // Arc. Acoust. 2019. V. 44, N 2. P. 301–307.
31. Sposob zashchity akusticheskih parabolicheskih antenn ot snega i naledi i ustrojstvo ego realizatsii: Pat. 2683131. Russia, MPK H01Q 1/02 (2006/01)/ Krasnenko N.P., Kudryavtsev A.N., Rakov A.S., Rakov D.S.; FGBOU VO Tomskij gosudarstvennyj universitet sistem upravleniya i radioelektroniki. N 2018100438; Zayavl. 09.01.2018; Opubl. 26.03.2019. Byul. N 9.
32. Krasnenko N.P., Klimenko A.N., Rakov A.S. Apparatno-programmnyj kompleks akusticheskogo monitoringa meteorologicheskoj obstanovki na ogranichennoj territorii // Uchenye zapiski fiz. fakul'teta MGU. 2014. N 6. P. 6.
33. Karpushin P.A., Krasnenko N.P., Popov Yu.B., Popova A.I.,^. Popova K.Yu., Rakov A.S., Rakov D.S. Hardware-software complex of acoustic monitoring of meteorological fields in the atmospheric boundary layer // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2018. V. 211, N 012076. P. 1–10.
34. Azbukin A.A., Bogushevich A.Ya., Il'ichevskij V.S., Korol'kov V.A., Tihomirov A.A., Shelevoj V.D. Avtomatizirovannyj ul'trazvukovoj meteorologicheskij kompleks AMK-03 // Meteorol. i gidrol. 2006. N 11. P. 89–97.
35. Zuev S.V., Krasnenko N.P. Simplified method for monitoring of cumulus clouds using global horizontal irradiance // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2019. V. 386. P. 012044.
36. Krasnenko N.P., Popov Yu.B., Karpushin P.A., Kurakov S.A., Rakov A.S. Ispol'zovanie meteorologicheskih bespilotnyh letatel'nyh kompleksov mul'tirotornogo tipa dlya verifikatsii radiometricheskih izmerenij temperaturnogo profilya atmosfery // Vtoraya mezhdunar. nauch. konf. «Sharyginskie chteniya». Tomsk: Izd-vo TUSUR. 2020. P. 69–75.
37. Krasnenko N.P., Rakov D.S., Rakov A.S. Issledovanie harakteristiki napravlennosti parametricheskoj antennoj reshetki // Tr. XXXII sessii Rossijskogo akusticheskogo obshchestva. Moskva. AKIN. «GEOS». 2019. Sektsiya NA. P.1053–1060.
38. Zakharov F.N., Filimonov V.A., Krasnenko N.P., Anikin A.S. Estimation of the relative humidity in the troposphere using GNSS signals // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1499, N 012017. 4 p.
39. Popov Yu., Lavrinenko A., Krasnenko N., Popova A., Popova K., Shelupanov A. Comparative evaluation of spatial interpolation of atmospheric state parameters based on a dynamic stochastic model taking into account the vertical variation of a meteorological field // Symmetry. 2019. V. 11, is. 10. P. 1207–1219.
40. Karpushin P.A., Popov Yu.B., Popova A.I., Popova K.Yu., Krasnenko N.P., Lavrinenko A.V. Statistical analysis of experimental data for mathematical modeling of physical processes in the atmosphere // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. V. 96, N 012010. 5 p.
41. Abramochkin V.N., Krasnenko N.P. Vozmozhnosti issledovaniya i prognozirovaniya mezomasshtabnyh meteorologicheskih polej v pogranichnom sloe atmosfery // Tr. VKA im. A.F. Mozhajskogo. 2016. Iss. 653. P. 7–10.
42. Banah V.A., Falits A.V., Suharev A.A., Krasnenko N.P., Rakov A.S. Variatsii temperaturnogo rezhima pogranichnogo sloya atmosfery v regionah s razlichnoj orografiej // Optika atmosf. i okeana. 2018. V. 31, N 9. P. 734–742.
43. Zhukova V.A., Krasnenko N.P., Loginov S.V., Nagorskiy P.M., Pustovalov K.N., Rakov A.S. Spatial-temporal variability of the temperature stratification of the lower atmosphere layer during the development of abnormally early thunderstorms and squalls // Proc. SPIE. 2020. N. 11560. 5 p. DOI: 10.1117/12.2575557.