С целью изучения возможностей турбулентного лидара был поставлен эксперимент, в котором использовались система УОР-4, измерительный метеорологический комплекс и температурный профилемер МТР-5. С помощью лидара с интервалом 15 с определялся профиль структурной постоянной показателя преломления Cn2 до высоты 2 км. Регистрировалась интенсивность динамической турбулентности при усилении ветра над пересеченной местностью. В условиях неупорядоченной конвекции лидар позволял наблюдать подъем термиков у поверхности земли и формирование кучевых облаков в пограничном слое. В условиях упорядоченной конвекции лидар регистрировал квазипериодические колебания Cn2 (ячейки Бенара), представляющие собой стационарную волну. При устойчивой температурной стратификации, когда число Ричардсона меньше 1/4, турбулентный лидар фиксировал появление волны Кельвина–Гельмгольца.
атмосферная турбулентность, атмосферные волны, увеличение обратного рассеяния, лидар
1. Виноградов А.Г., Гурвич А.С., Кашкаров С.С., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. «Закономерность увеличения обратного рассеяния волн». Свидетельство на открытие № 359. Приоритет открытия: 25 августа 1972 г. в части теоретического обоснования и 12 августа 1976 г. в части экспериментального доказательства закономерности. Государственный реестр открытий СССР // Бюлл. изобретений. 1989. № 21.
2. Виноградов А.Г., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. Эффект усиления обратного рассеяния на телах, помещенных в среду со случайными неоднородностями // Изв. вузов. Радиофиз. 1973. Т. 16, № 7. С. 1064–1070.
3. Кравцов Ю.А., Саичев А.И. Эффекты двукратного прохождения волн в случайно неоднородных средах. // Успехи физ. наук. 1982. Т. 137, вып. 3. С. 501–527.
4. Гурвич А.С. Лидарное зондирование турбулентности на основе усиления обратного рассеяния // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2012. Т. 48, № 6. С. 655–665.
5. Гурвич А.С. Лидарное позиционирование областей повышенной турбулентности ясного неба // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2014. Т. 50, № 2. С. 166–174.
6. Банах В.А., Разенков И.А. Лидарные измерения усиления обратного рассеяния // Опт. и спектроскоп. 2016. Т. 120, № 2. С. 339–348.
7. Разенков И.А. Турбулентный лидар. I. Конструкция // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 1. С. 41–48; Rаzenkov I.А. Turbulent lidar: I – Desing // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 3. P. 273–280.
8. Razenkov I.A., Banakh V.A., Gorgeev E.V. Lidar “BSE-4” for the atmospheric turbulence measurements. Proc. SPIE. V. 10833. DOI: 10.1117/12.2505183 (last access: 20.09.2020).
9. Разенков И.А., Надеев А.И., Зайцев Н.Г., Гордеев Е.В. Ультрафиолетовый турбулентный лидар УОР-5 // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 4. С. 289–297; Razenkov I.A., Nadeev A.I., Zaitsev N.G., Gordeev E.V. Turbulent UV Lidar BSE-5 // Atmos. Ocean. Opt. 2020. V. 33, N 4. P. 406–414.
10. Гурвич А.С., Кон А.И., Миронов В.Л., Хмелевцов С.С. Лазерное излучение в турбулентной атмосфере. М.: Наука, 1976. 280 с.
11. Разенков И.А. Экспериментальная оценка пика увеличения обратного рассеяния // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 11. С. 874–879.
12. Воробьев В.В. О применимости асимптотических формул восстановления параметров «оптической» турбулентности из данных импульсного лидарного зондирования. I. Уравнения // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 10. С. 870–875; Vorob’ev V.V. On the applicability of asymptotic formulas of retrieving “optical” turbulence parameters from pulse lidar sounding data: I – Equations // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 2. P. 156–161.
13. Разенков И.А. Оценка интенсивности турбулентности из лидарных данных // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 1. С. 1–9; Razenkov I.A. Estimation of the turbulence intensity from lidar data // Atmos. Ocean. Opt. 2020. V. 33, N 3. P. 245–253.
14. Разенков И.А. Оптимизация параметров турбулентного лидара // Оптика атмосф. и океана. 2019. Т. 32, № 1. С. 70–81; Razenkov I.A. Optimization of parameters of a turbulent lidar // Atmos. Ocea. Opt. 2019. V. 32, N 3. P. 349–360.
15. Разенков И.А. Специфика зондирования пограничного слоя атмосферы турбулентным лидаром // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 8. С. 643–648.
16. Разенков И.А. Турбулентный лидар. II. Эксперимент // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 2. С. 81–89; Rаzenkov I.А. Turbulent lidar: II –Experiment // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 3. P. 281–289.
17. Шустер Г.Г. Детерминированный хаос: Введение. М.: Мир, 1988. 240 с.
18. Носов В.В., Лукин В.П., Ковадло П.Г., Носов Е.В., Торгаев А.В. Оптические свойства турбулентности в горном пограничном слое атмосферы. Новосибирск: Изд-во СО РАН. 2016. 153 с.
19. Nosov V.V. Atmospheric turbulence in the anisotropic boundary layer // Optical Waves and Laser Beams in the Irregular Atmosphere. Boca Raton, London, New York: Taylor & Francis Group, CRC Press. 2018. Ch. 3. P. 67–180.
20. Gimmestad G.G., Roberts D.W., Stewart J.M., Wood J.W. Development of a lidar technique for profiling optical turbulence // Opt. Engineer. 2012. V. 51(10). P. 101713.
21. URL: https://lop.iao.ru/ (last access: 20.09.2020).
22. URL: http://attex.net/RU/mtp5.php (last access: 20.09.2020).
23. Шметер С.М. Физика конвективных облаков. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 232 с.
24. Шакина Н.П. Гидродинамическая неустойчивость в атмосфере. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 308 с.
25. Госсард Э., Хук У. Волны в атмосфере. М.: Мир, 1978. 532 с.
26. Miles J.W. On the stability of heterogeneous shear flow // J. Fluid Mech. 1961. V. 10, N 4. P. 496–509.
27. Одинцов С.Л. Особенности движений нижнего слоя атмосферы при прохождении внутренних гравитационных волн // Оптика атмосф. и океана. 2002. Т. 15, № 12. С. 1131–1136.
28. Динамика волновых и обменных процессов в атмосфере / Чхетиани О.Г., Горбунова М.Е., Куличкова С.Н., Репина И.А. (ред.). М.: ГЕОС, 2017. 508 с.
29. Шакина Н.П., Иванова А.Р. Прогнозирование метеорологических условий для авиации. М.: ТРИАДА ЛТД, 2016. 312 с.