Том 38, номер 08, статья № 7

Аннотация:

При изучении распространения оптического излучения в атмосфере важным фактором является учет его возможных искажений за счет турбулентности полей температуры и ветра. Рассмотрена зависимость структурной характеристики показателя преломления оптических волн в приземном слое атмосферы от градиентов температуры и скорости ветра, а также от турбулентных потоков тепла и скорости трения (динамической скорости). Использовались экспериментальные данные, полученные в 2024 г. на Базовом экспериментальном комплексе Института оптики атмосферы СО РАН (г. Томск) с помощью ультразвукового анемометра-термометра (ультразвуковой метеостанции) и метеорологического температурного профилемера. Выделены определенные закономерности во взаимосвязях структурной характеристики с рассмотренными метеорологическими параметрами. Отмечена возможность реализации «больших» значений структурной характеристики в условиях температурных инверсий. Полученные результаты могут быть полезны при решении задач оптики атмосферы, включая распространение лазерного излучения.

Ключевые слова:

приземный слой, турбулентность, температура, скорость ветра, показатель преломления

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Celik Y., Yasar H.A., Keskin M.Y., Bayar C., Aslantas I., Midilli Y. Estimation of ground-base atmospheric turbulence strength C_n² by neural network architecture // Appl. Opt. 2024. V. 63, N 28. P. 7402–7409. DOI: 10.1364/AO.522723.
2. Yang K., Luo T., Li X., Cui S., Liu Q., Zhang K. Correction method for a shipborne ultrasonic anemometer in measuring the refractive index structure constant in a marine environment // Appl. Opt. 2024. V. 63, N 22. P. 5802–5812. DOI: 10.1364/AO.524630.
3. Шиховцев А.Ю., Ковадло П.Г. Вертикальные профили оптической турбулентности и оценка внешнего масштаба турбулентности над Байкальской астрофизической обсерваторией // Оптика атмосф. и океана. 2024. Т. 37, № 9. С. 808–814. DOI: 10.15372/AOO20240912; Shikhovtsev A.Yu., Kovadlo P.G. Vertical profiles of optical turbulence and estimates of turbulence outer scale above the Baykal astrophysical observatory // Atmos. Ocean. Opt. 2024. V. 37, N 6. P. 925–931.
4. Shikhovtsev A.Y., Qing C., Kopylov E.A., Potanin S.A., Kovadlo P.G. Vertical distribution of optical turbulence at the Peak Terskol Observatory and Mount Kurapdag // Remote Sens. 2024. V. 16, N 12. P. 2102. DOI: 10.3390/rs16122102.
5. Носов В.В., Лукин В.П., Носов Е.В., Торгаев А.В. Приземная турбулентность в Саянской солнечной обсерватории летом 2023 г. // Оптика атмосф. и океана. 2024. Т. 37, № 5. С. 370–376. DOI: 10.15372/AOO20240503; Nosov V.V., Lukin V.P., Nosov E.V., Torgaev A.V. Ground-level atmospheric turbulence in the Sayan solar observatory in summer 2023 // Atmos. Ocean. Opt. 2024. V. 37, N 4. P. 485–491.
6. Больбасова Л.А., Копылов Е.А., Потанин С.А. Ташанта как перспективный астропункт Горного Алтая: первые результаты исследования астроклимата // Астрономический журнал. 2024. Т. 101, № 7. С. 672–680. DOI: 10.31857.
7. Cheinet S., Beljaars A., Weiss-Wrana K., Hurtaud Y. The use of weather forecasts to characterise near-surface optical turbulence // Bound.-Lay. Meteorol. 2011. V. 138, N 3. P. 453–473. DOI: 10.1007/s10546-010-9567-z.
8. Sprung D., Grossmann P., Sucher E., van Eijk A.M., Stein K. Long-term experiment VERTURM (vertical turbulence measurements): Comparison of measurements and modeling of the vertical distribution of optical turbulence C_n² in the surface layer // Proc. SPIE. 2017. V. 10425, N 104250. DOI: 10.1117/12.2279427.
9. Гладких В.А., Невзорова И.В., Одинцов С.Л., Федоров В.А. Структурные функции температуры воздуха над неоднородной подстилающей поверхностью. Часть I. Типичные формы структурных функций // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 11. С. 948–954; Gladkikh V.A., Nevzorova I.V., Odintsov S.L., Fedorov V.A. Structure functions of air temperature over an inhomogeneous underlying surface. Part I. Typical forms of structure functions // Atmos. Ocean. Opt. 2014. V. 27, N 2. P. 147–153.
10. Бызова Н.Л., Иванов В.Н., Гаргер Е.К. Турбулентность в пограничном слое атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 264 с.
11. Одинцов С.Л., Гладких В.А., Камардин А.П., Невзорова И.В. Эффективность использования масштаба Монина–Обухова для определения типа стратификации в приземном слое атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 2025. Т. 38, № 5. С. 400–405. DOI: 10.15372/AOO20250510.