В пособии изложены принципы действия лидаров, в качестве примера описан экспериментальный лидар для дистанционного зондирования молекул водорода в атмосфере, приведены результаты численных расчетов концентраций молекул фтороводорода и углеводородов, выполненных с помощью лидарных уравнений для комбинационного рассеяния света и дифференциального поглощения и рассеяния. Приведены некоторые новые схемы лидаров. Пособие содержит необходимый справочный материал. Предназначен для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки магистров "Техническая физика". Пособие также может быть использовано для подготовки магистров по направлению "Защита окружающей среды".

В статье рассмотрено влияние повышенных доз биологически активной УФ-В радиации на наземные и водные экосистемы. Показано, что ускорение роста СО2 в атмосфере в 80-90-х гг. XX в. до 1,6 млн-1 в год произошло при систематическом росте в этот период УФ-В радиации из-за длительной вулканогенной депрессии озоносферы вследствие аномально высокой частоты извержений вулканов, выбрасывающих продукты в стратосферу. Ускорению роста атмосферного СО2 способствовало не только подавление фотосинтетической активности в наземных и водных экосистемах, но и снижение поглотительных свойств Мирового океана из-за существенного повышения температуры его поверхности в этот период примерно на 0,7С за счет интенсивного поглощения увеличивающейся УФ-В радиации растворенным органическим веществом.

Приведен анализ физических процессов воздействия лазерного излучения на оптические материалы. Представлены результаты исследований физических процессов, определяющих оптическую стойкость прозрачных ИК-материалов к воздействию излучения импульсного СО2-лазера. Исследования проведены для наиболее широко применяемых кристаллов. Кроме этого, в ходе исследований установлены причины выхода из строя оптических элементов, и проведен поиск путей их реставрации. Представлены результаты исследования порога лучевой стойкости оптических кристаллов, проведен анализ морфологии повреждений. Исследованы особенности прохождения излучения импульсного СО2-лазера сверхпороговой интенсивности. Изучено влияние плазмообразования у поверхности оптического элемента. Исследовано влияние на процесс повреждения различных факторов, а именно: параметров кристаллической решетки. Полученные данные хорошо согласуются с известными теоретическими расчетами. Книга рассчитана на широкий круг инженерно-технических работников, студентов, аспирантов и научных сотрудников, специализирующихся в области создания лазерных установок.

Коллективная монография посвящена актуальному научному направлению в лазерном зондировании атмосферы. Представлены экспериментальные и теоретические исследования по созданию современных лидарных систем для газоанализа атмосферы на основе использования спектроскопических эффектов взаимодействия лазерного излучения с атмосферой и их применению в дистанционном зондировании, метеорологии, атмосферной оптике. Монография содержит обширный материал по основным спектроскопическим методам лидарного зондирования атмосферы, включая методы дифференциального поглощения, спонтанного комбинационного рассеяния и DOAS-спектроскопию с использованием широкополосного лазерного, в том числе фемтосекундного, излучения. Представлены также результаты численного моделирования дистанционных измерений профилей газовых составляющих атмосферы с использованием лидаров наземного, бортового и космического базирования. Для специалистов в области дистанционного зондирования, метеорологии, атмосферной оптики и спектроскопии, а также для студентов и аспирантов соответствующих специальностей.

Исследованы вариации градиента потенциала приземного электрического поля в приземном слое атмосферы во время прохождения кучево-дождевых облаков (Cumulonimbus, Cb). Всего рассмотрено более 450 случаев. Предложена методика выделения структурных элементов вариаций градиента потенциала. обусловленных прохождением Cb, и проведена формализация вариаций, в ходе которой выявлены основные типы изменения градиента потенциала электрического поля. Для каждого из выделенных типов вариаций определены параметры, характеризующие вариации градиента потенциала в целом и его структурных элементов. Найдены связи между характерными особенностями выявленных типов вариаций градиента потенциала и Cb-различного происхождения, находящихся на разных этапах своего развития.

В сборнике представлены тезисы докладов, в которых рассматриваются теоретические и экспериментальные аспекты изучения аэрозольной и облачной атмосферы средствами лазерного зондирования. Основная группа работ посвящена методическим вопросам лазерного зондирования. Значительное место занимают результаты экспериментальных исследований оптических и микрофизических параметров аэрозоля в различных геофизических и метеорологических условиях. Расширился круг исследований верхней атмосферы. Часть тезисов касается вопросов создания новых алгоритмов интерпретации и повышения информативности измерений.Сборник рассчитан на специалистов в области физической метеорологии, атмосферной оптики, квантовой электроники и других смежных специальностей.

Тезисы, представленные в сборнике, отражают полученные в СССР в последние годы результаты исследования атмосферы методами лазерного зондирования. Основную часть сборника составляют работы, посвященные атмосферному аэрозолю. В них рассмотрены вопросы теории и приведены результаты исследования оптических и микрофизических параметров аэрозоля. Значительная часть тезисов посвящена использованию спектроскопических нелинейных эффектов при лазерном зондировании атмосферы. Здесь следует отметить ряд принципиально новых результатов, полученных при исследовании газовой компоненты атмосферы.Сборник рассчитан на специалистов по атмосферной оптике, физической метеорологии и смежных специальностей.

Обобщены результаты научных исследований и разработок, выполненных в ИОМ СО РАН за 30-летний период, по развитию технических средств и технологий лазерного и акустического зондирования окружающей среды, перспективных с точки зрения дистанционности и оперативности при определении профилей аэрозольных загрязнений и метеорологических величин, а также мониторинга пространственно-временных вариаций их полей. Представлены созданные в Институте наземные, самолетные и космические лидары для зондирования атмосферы и подстилающей поверхности и технологии их применения и проектирования. Рассмотрены направления проводимых в Институте работ по акустическому зондированию атмосферного пограничного слоя и достижения по созданию новых технических средств и технологий для этих целей. Представлены результаты применения созданных технических средств и технологий акустического зондирования для мониторинга атмосферного пограничного слоя и распространения звука в нем.

Сборник посвящен памяти известного российского ученого академика О. А. Волковицкого. В сборник включены статьи его учеников и коллег, в течение многих лет работавших с этим замечательным ученым и человеком. Вошедшие в сборник статьи в основном относятся к тем научным направлениям, в развитии которых Олег Александрович принимал непосредственное участие. В сборник включены работы по линейной и нелинейной оптике атмосферы. спектроскопии атмосферных газов, нетрадиционному применению нелинейной спектроскопии к элементному анализу вещества, лазерному зондированию параметров атмосферы. В ряде статей рассматриваются вопросы конвективных и вихревых движений. гидродинамической неустойчивости, изменчивости озонного слоя, эволюции концентрации льдообразующих ядре, миграции пыли. Часть статей посвящена методам прогноза радиоактивных загрязнений природной среды и оценки экологического риска.Сборник представляет интерес для специалистов по физике и оптике атмосферы и прикладной экологии.

В монографии изложены основы теории систем в оптике рассеивающих сред. Обсуждаются вопросы применения приближенных методов решения уравнения переноса излучения и метода Монте-Карло для описания каналов с рассеянием в оптико-электронных комплексах лазерного зондирования, локации, связи и в системах видения. Рассмотрены основные закономерности переноса одномерных и двумерных (изображения) оптических сигналов через однородные, стратифицированные, детерминированные и случайно-неоднородные атмосферно-оптические каналы. Особое внимание уделено исследованию влияния микрофизических свойств дисперсных сред на характеристики каналов с рассеянием. В рамках малоуглового приближения теории переноса рассмотрены вопросы оптической диагностики дисперсного состава и пространственной структуры рассеивающих сред. Для научных сотрудников, аспирантов, инженеров, студентов по специальностям "оптика рассеивающих сред", "разработка оптико-электронных комплексов".

В сборнике представлены работы. в которых рассматриваются вопросы создания и практического применения аппаратуры для изучения оптико-метеорологического состояния атмосферы. несколько статей посвящено методическим вопросам проектирования и контроля оптических. оптико-электронных и лазерных устройств. Описаны приборы для изучения свойств аэрозоля нефелометрическим и лидарным методами. для контроля газового состава воздуха и измерения турбулентных характеристик атмосферы по угловым смещениям лазерных пучков. Серия статей содержит описание приборов, предназначенных для комплексного исследования атмосферы с борта самолета.Сборник рассчитан на специалистов. занимающихся разработкой оптико-электронных и лазерных приборов для атмосферно-физических исследований, а также специалистов по оптике атмосферы, метеорологии и геофизике.

В монографии изложены вопросы рассеяния света на крупных атмосферных ледяных частицах. Впервые в отечественной и мировой литературе строго сформулирован метод физической оптики. Приводятся примеры практического использования построенной оптической модели для обнаружения слоев квазигоризонтально ориентированных кристаллических частиц, а также для определения их характеристик по данным лазерного зондирования атмосферы. Монография предназначена для специалистов в области решения задачи рассеяния света на крупных несферических частицах, а также студентов и аспирантов, обучающихся по специальностям "оптика" и "физика атмосферы и гидросферы".

По данным лазерного зондирования проведен анализ изменения высоты нижней границы ( ВНГ ) облачности нижнего яруса и кучево-дождевых облаков в Западной Сибири за 2010- 2021 гг. Установлено, что в целом происходит уменьшение ВНГ нижней облачности и увеличение ВНГ кучево-дождевых облаков. Увеличение значений ВНГ нижней облачности происходит с севера на юг. В распределении высоты кучево-дождевой облачности прослеживается более меридиональный характер. Сезонный ход ВНГ нижней и кучево-дождевой облачности на юге территории имеет максимум в летние месяцы. В центре и на севере наблюдаются два максимума: для нижней облачности - летом , а для кучево-дождевой облачности- зимой и летом. Результаты кластерного анализа показали, что ВНГ кучево-дождевых облаков, измеренная на разный станциях, сильно различаются. Это, предположительно, обусловлено характером подстилающей поверхности, а также региональными особенностями атмосферной циркуляции и конвективных процессов.

В монографии приводится аналитический обзор публикаций, посвященных недавно открытым мимолётным оптико-электрическим явлениям - МОЯ. Они наблюдаются в слое атмосферы от верхней границы мощных конвективных облаков до ионосферы. Представлены сведения о физике молний как одного из МОЯ, а также методика расчёта напряжённости электрического поля атмосферы с учётом зарядов, индуцированных в ионосфере.

В учебном пособии излагается теория рассеяния оптических волн отдельными частицами и основные закономерности рассеяния, которые следуют из результатов физических и численных экспериментов. Рассматриваются теория однократного и многократного рассеяния оптических волн системой частиц и основные закономерности переноса излучения. Наряду с традиционными вопросами переноса излучения (оптической энергии) обобщаются результаты исследований по переносу оптического изображения, оптической локации и флуктуациям поля и интенсивности. Приводятся сведения об основных свойствах атмосферного аэрозоля, его источниках и процессах, обуславливающих изменение микрофизических характеристик. Подробно рассматриваются вопросы распространения оптического излучения в атмосферном аэрозоле. При этом в сжатой форме излагаются результаты исследований по рассеянию оптических волн несферическими, неоднородными, анизотропными частицами. Обобщаются результаты по таким современным разделам оптики дисперсных сред, как оптика спеклов, электрооптические эффекты при аэрозольном рассеянии, учет рассеянного аэрозолем солнечного излучения при аэрокосмических наблюдениях. Учебное пособие предназначено для студентов (бакалавров и магистров) и аспирантов физических факультетов, заинтересованных в глубоком понимании оптических и электрических явлений в атмосфере. Представляет интерес также для преподавателей специальных дисциплин по направлению «Оптотехника» и молодых специалистов, занимающихся разработкой или использованием оптических методов для изучения атмосферы, океанов и диугих рассеивающих сред.

На основе данных наземных наблюдений и спутникового дистанционного зондирования в период с 2006 по 2020 г.г. проведено исследование влияния дыма от удаленных лесных пожаров в Сибири на электрическое состояние приземного слоя атмосферы. Рассмотрены случаи, когда задымление охватывало всю толщу тропосферы и когда распространение дыма наблюдалось только в средней и верхней тропосфере. Установлено, что дымы от лесных пожаров в этих случаях оказывают сильное влияние на электрическое состояние приземного слоя, которое выражается как в завышении , так и в занижении нормальных значений электрического поля.

Электрическое поле атмосферы наряду с электропроводностью и ионизацией воздуха, является основной характеристикой атмосферного электричества - совокупности электрических явлений, происходящих в атмосфере, в том числе в облаках и осадках. Существует тесная связь между напряженностью ( или градиентом потенциала ) электрического поля атмосферы и рельефом, ландшафтом местности, метеорологическими величинами. Возмущение нормального электрического поля, характерного для условий " хорошей погоды", происходит при образовании и развитии облачности, выпадении осадков, грозовой деятельности и др. Изменчивость электрического поля обусловлена целым рядом отдельных или совокупностью как глобальных, так и региональных ( локальных ) факторов. Поэтому изучение и понимание функционирования глобальной электрической цепи и ее локальной изменчивости представляется актуальной научной проблемой, особенно в условиях современных климатических изменений. В работе представлены результаты анализа изменчивости градиента потенциала электрического поля и метеорологических величин на основе данных многолетних наблюдений на территории крупного городского населенного пункта ( г. Томска). Они показывают, что в условиях " хорошей погоды" наблюдается ярко выраженная, особенно в зимнее время, зависимость градиента потенциала от направления ветра, связанная, как мы полагаем, с переносом аэрозоля. Также установлено, что изменчивость приземного электрического поля, включая сезонные и суточные вариации, в совокупности всех метеорологических условий значительно отличается от таковой в условиях исключительно " хорошей погоды". Полученные результаты хорошо согласуются с подобными исследованиями в других точках наблюдений, расположенных вблизи крупных населенных пунктов, и представляют интерес для моделирования состояния и изменчивости глобальной электрической цепи в зависимости от различных физико-географических и метеорологических условий.

Проведены комплексные натурные исследования изменчивости и взаимосвязи оптических и электрических характеристик приземной атмосферы в зимних условиях. Показано, что наблюдаемые в городах плотные зимние дымки, возникающие в штилевых условиях, по совокупности признаков могут быть идентифицированы как городской зимний смог. Сравнительный анализ временной изменчивости коэффициента аэрозольного ослабления в напряженности атмосферного электрического поля в зимний период показал, что атмосферное электричество через диффузионный механизм заряда микродисперсного аэрозоля влияет на оптические свойства атмосферы. Сделано предположение, что рост напряженности электрического поля в зимних дымках в штилевых условиях может служить предвестником образования смоговой ситуации.

Работа представляет собой первый опыт комплексной научной постановки и исследования светящихся образований в атмосфере и ближнем космосе. Рассматривается широкая феноменология световых эффектов и производится увязка их проявления с особенностями геолого-геофизической среды. Освещены вопросы геолого-геофизического контроля генерации свечений, особенно в энергоактивных зонах и заданы методические разработки по исследованию состояния геофизических полей в местах повышенной встречаемости светящихся образований. С учетом возможностей глубинной электрогенерации строятся общие объясняющие модели по плазмообразованию. Детально рассмотрено плазмообразование в ВЧ- и СВЧ-разрядах во влажном воздухе при наличии различных аэрозолей. Указаны возможные механизмы плазмообразования в природных средах.Книга рассчитана на геологов, геофизиков, физиков, метеорологов и тех, кто занимается проблемами быстропротекающих природных процессов. Возможно, она заинтересует и тех, кто знакомится с научным подходом к изучению необычных явлений.

Систематизируются и обобщаются итоги оригинальных исследований в области математического моделирования оптических характеристик, оптической спектрометрии атмосферного аэрозоля с целью повышения достоверности аэрозольной информации. Исследование направлено на совершенствование оптических технических средств, предназначенных для оптического мониторинга загрязнения атмосферы.

Монография посвящена проблеме воздействия аэрозоля на климатические процессы в атмосфере. В ней рассматриваются вопросы от микрофизических процессов образования и эволюции аэрозольных частиц до образования макромасштабных облачных систем. В первой части книги обсуждаются результаты наблюдений пространственно-временной изменчивости аэрозольных характеристик и облачных образований над всеми континентами и океанами. Во второй части рассматриваются проблемы механизмов образования аэрозольных частиц из малых газов, их нуклеационного роста до ядер конденсации и в результате химических реакций на поверхности частиц с последующим образованием облачных элементов. В третьей части монографии анализируется информация о глобальной пространственно-временной изменчивости концентрации аэрозоля разных типов, их химических и оптических свойствах и влиянии этих свойств на климатические процессы в атмосфере. Монография представляет интерес для специалистов в области физики атмосферы, метеорологии и физической климатологии, а также для студентов соответствующих специальностей.

Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований радиационных процессов в атмосфере.Они включают анализ физических факторов современных изменений глобального климата (влияние возрастающей концентрации углекислого газа и атмосферного аэрозоля); разработки дистанционных методов определения содержания аэрозоля в атмосфере, оценки интенсивности осадков, влажности и влагозапаса почв, характеристик морского волнения.