ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КОНДЕНСАЦИОННЫХ СЛЕДОВ САМОЛЕТОВ

ВВЕДЕНИЕ 4
1. ОБЛАКА ВЕРХНЕГО ЯРУСА 6
ЕЕ Перистые облака 6
Е2. Конденсационные следы самолетов 7
2. МЕТОД ПОЛЯРИЗАЦИОННОГО ЛАЗЕРНОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ 11
2.1. Уравнение лазерного поляризационного зондирования и
матрица обратного рассеяния свет 11
2.2. Поляризационный лидар НИ ТГУ 13
2.3. Методика обнаружения и идентификации конденсационного
следа над лидаром 16
2.4. Программно-алгоритмический комплекс для идентификации
самолетных следов 21
3. ИНТЕРПРЕТАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО
ЗОНДИРОВАНИЮ САМОЛЕТНЫХ СЛЕДОВ 25
3.1. Общая характеристика экспериментальных данных 25
3.2. Микрофизические и оптические характеристики конденсационных
следов самолетов 27
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 32
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 33
Купить

Наиболее существенное антропогенное влияние на экологию и климат Земли оказывают продукты сгорания топлива в двигателях. Отработавшие газы из двигателей летательных аппаратов мгновенно превращаются в туман, образуя конденсационный след. Наиболее часто такое явление наблюдается в верхних слоях тропосферы, значительно реже - в тропопаузе и стратосфере, на высотах от 6 до 20 км . Самолетные следы способствуют образованию облаков верхнего яруса (ОВЯ). Эти облака, как и сами самолетные следы, преимущественно состоят из кристаллических частиц несферической формы; таким частицам свойственна преимущественная пространственная ориентация.
Конденсационные следы самолетов, как и перистые облака естественного происхождения, воздействуют на пропускание атмосферой излучения, однако имеют иную микроструктуру. Они отличаются формой узкой полосы. По мере увеличения интенсивности коммерческого воздушного движения конденсационные следы становятся более распространенным явлением в небе промышленно развитых стран. В США и соседних с ними странами такие аэрозольные образования наблюдаются в среднем в 10% случаев наблюдения, когда верхняя тропосфера не скрыта облаками низкого и среднего яруса. Из-за своей небольшой площади одиночные конденсационные следы, идентифицируемые по их обычному линейному виду, вряд ли оказывают значительное влияние на климат. Вместе с тем, часто такие образования расширяются, покрывая большую площадь. Влияние таких самолетных следов на радиационный баланс Земли существенно выше. Однако, в современных моделях атмосферы, используемых при прогностических расчетах погоды и климата, оно никак не учитывается.
Согласно формулам Френеля, грани этих кристаллов даже при нормальном падении отражают около 4% прямого солнечного излучения. Поэтому с одной стороны, они отражают поток прямого солнечного излучения, не давая ему прогревать землю, а с другой - препятствуют уходящей длинноволновой радиации, возвращая ее назад земной поверхности и, тем самым, усиливают парниковый эффект. Таким образом, конденсационные следы воздушных судов влияют на тепловой баланс Земли. На текущий момент ОВЯ, к которым относятся и конденсационные следы самолетов, мало изучены. Поэтому метеорологи не учитывают влияние ряда процессов в них на радиационный баланс Земли при составлении прогнозов погоды и климата.
Целью бакалаврской работы является исследование характеристик конденсационных следов самолетов поляризационным лидаром в зависимости от метеорологических условий. Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:
• изучение алгоритмов и программ расчета геометрических и оптических параметров аэрозольных слоев по данным лидара НИ ТГУ;
• обработка данных (2018-2019 гг.) лазерного зондирования облаков верхнего яруса;
• подготовка публикации и доклада на конференцию «XXV рабочая группа “Аэрозоли Сибири”» (27-30 ноября 2018 г., г. Томск);
• подготовка публикации и доклада на конференцию МНСК-2019 (апрель 2019 г., г. Новосибирск);
• разработка программно-алгоритмического комплекса для получения метеорологических данных, соответствующих экспериментам на лидаре НИ ТГУ, и поиска взаимосвязей между лидарными данными и траекториями самолетов;
• участие в экспериментах по зондированию облаков верхнего яруса;
• обработка, анализ и систематизация полученных результатов.
Купить