Процессы переноса частиц в ветропесчаном потоке на опустыненных территориях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.29, кандидат наук Карпов, Алексей Владимирович

• Карпов, Алексей Владимирович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Карпов, Алексей Владимирович

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Полевые эксперименты по исследованию процессов

переноса в ветропесчаном потоке на опустыненных территориях

1.1. Задача экспериментального исследования характеристик ветропесчаного потока на опустыненных территориях

1.2. Аппаратура для измерения характеристик аэрозоля на опустыненных территориях

1.3. Методы и средства исследования процесса сальтации на опустыненных территориях

1.4. Аппаратура для исследования метеорологических характеристик и параметров турбулентности атмосферы

1.5. Полевая автомобильная лаборатория

1.6. Организация и проведение полевых экспериментов на опустыненных территориях в 2005-2013 гг

1.7. Основные результаты экспериментальных исследований

Глава 2. Экспериментальное исследование сальтации на опустыненных территориях

2.1. Исследования явления сальтации в ветровых каналах и на опустыненных территориях

2.2. Результаты восстановления траекторий сальтирующих песчинок по данным скоростной видеосъёмки на опустыненных территориях

2.3. Вертикальный профиль концентрации сальтирующих

песчинок по данным скоростной видеосъёмки

2.4. Спектральный анализ флуктуаций концентрации сальтирующих песчинок

2.5. О статистической связи между флуктуациями суммарных концентраций частиц аэрозоля и сальтирующих песчинок

2.6. Результаты экспериментального исследования сальтации на

опустыненных территориях

Глава 3. Моделирование переноса сальтирующих песчинок

3.1. Задача построения моделей переноса сальтирующих

песчинок

3.2. Сила аэродинамического сопротивления

3.3. Эффект Магнуса

3.4. Моделирование поля ветра в приповерхностном слое атмосферы

3.5. Численная модель переноса сальтирующих песчинок

3.6. Влияние вариаций динамических параметров на траектории сальтирующих песчинок

3.7. Учёт влияния эффекта Магнуса на траектории песчинок

3.8. О переносе сальтирующих песчинок в нестационарном приповерхностном слое атмосферы

3.9. Основные результаты моделирования процесса переноса отдельных сальтирующих песчинок на опустыненных территориях

Глава 4. Обратные задачи динамики сальтирующих песчинок

4.1. Постановка обратной задачи динамики сальтирующих

песчинок на опустыненных территориях

4.2. Обратная задача динамики для невращающейся сальтирующей песчинки

4.3. Обратная задача динамики для вращающихся песчинок

4.4. Основные итоги решения обратных задач динамики сальтирующих песчинок

Глава 5. Исследование генерации аэрозоля на песчаной подстилающей поверхности опустыненных территорий под воздействием ветропесчаного потока

5.1. Задача исследования выноса минерального аэрозоля с опустыненных территорий

5.2. Флуктуации дифференциальных счётных концентраций

частиц аэрозоля на опустыненных территориях

5.3. Функция распределения частиц аэрозоля по размерам при генерации минерального аэрозоля на опустыненных территориях

5.4. Вертикальные турбулентные потоки на опустыненных территориях

5.5. Градиентный метод определения вертикальных потоков аэрозоля

5.6. Основные результаты исследования выноса аэрозоля с подстилающей поверхности на опустыненных территориях

Заключение

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Процессы переноса частиц в ветропесчаном потоке на опустыненных территориях»

ВВЕДЕНИЕ

На опустыненных территориях взаимодействие атмосферы с подстилающей поверхностью осуществляется, главным образом, через ветропесчаный поток. Ветропесчаный поток преобразует пустынные ландшафты и обеспечивает вынос с опустыненных территорий в атмосферу минерального аэрозоля, который заметно влияет на радиационный режим атмосферы в глобальном масштабе.

Диссертация посвящена экспериментальному и теоретическому исследованию процессов переноса в ветропесчаном потоке на опустыненных территориях. В работе приведены результаты моделирования движения сальтирующих песчинок, результаты экспериментальных исследований сальтации песчинок и процесса выноса минерального аэрозоля с опустыненных территорий.

Актуальность темы диссертационной работы определяется тем, что опустынивание является одним из важных факторов глобального изменения окружающей среды и климата, так как выносимый с поверхности пустынь минеральный аэрозоль существенно влияет на радиационный режим атмосферы. В настоящее время ведутся экспериментальные исследования процессов, происходящих на опустыненных территориях, включая процесс переноса песчинок и процесс выноса аэрозоля с подстилающей поверхности. Большинство экспериментов выполняется в лабораторных условиях, в основном, в ветровых каналах. Однако для понимания реальных процессов необходимы также экспериментальные исследования в естественных условиях.

Процессы переноса в ветропесчаном потоке давно привлекают внимание исследователей. Среди них определяющим является процесс сальтации (скачкообразное движение) песчинок под действием ветра. Длительные исследования на опустыненных территориях показали, что массовый поток песчинок или твердый расход при фиксированной скорости

ветра меняется в широких пределах. Полный набор параметров, который позволил бы с достаточно высокой точностью восстанавливать параметры сальтации до сих пор не определен. Таким образом, необходимо дальнейшее исследование механизма сальтации с использованием прямых и обратных задач динамики сальтирующих песчинок.

Под воздействием сальтирующих песчинок на подстилающей поверхности генерируются частицы минерального аэрозоля, который затем переносится в приземный и пограничный слои атмосферы. Однако экспериментальных данных о вертикальных турбулентных потоках аэрозоля на опустыненных территориях и вариациях скорости выноса аэрозоля до сих пор недостаточно. В данной работе представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований механизма сальтации и процесса выноса минерального аэрозоля с подстилающей поверхности на опустыненных территориях.

Целью диссертационной работы является экспериментальное и теоретическое исследование процессов переноса частиц аэрозоля и сальтирующих песчинок в ветропесчаном потоке на опустыненных территориях.

Основные задачи диссертационной работы

1. Подготовка и проведение измерений параметров сальтации, характеристик аэрозоля и турбулентных пульсаций компонент скорости ветра на опустыненных территориях.

2. Восстановление траекторий сальтирующих песчинок по данным скоростной видеосъемки на опустыненных территориях.

3. Анализ вариаций концентраций сальтирующих песчинок в приповерхностном слое атмосферы на опустыненных территориях.

4. Разработка численной модели переноса сальтирующих песчинок.

5. Анализ влияния динамических параметров на траектории сальтирующих песчинок.

6. Разработка методики решения обратной задачи динамики невращающихся сальтирующих песчинок. Определение динамических параметров по наблюдаемым траекториям сальтирующих песчинок.

7. Разработка методики решения обратной задачи динамики для вращающихся сальтирующих песчинок.

8. Восстановление функций распределения частиц по размерам для фоновой и генерируемой на подстилающей поверхности компонент аэрозоля.

9. Определение вертикальных турбулентных потоков и скорости выноса аэрозоля на опустыненных территориях в Астраханской области корреляционным методом.

10.Проведение градиентных измерений концентрации частиц аэрозоля на опустыненной территории.

11. Сопоставление результатов измерений вертикальных турбулентных потоков, полученных с помощью корреляционного и градиентного методов.

Научная новизна

В диссертационной работе получен ряд новых научных результатов. Восстановлены траектории сальтирующих песчинок по данным скоростной видеосъемки ветропесчаного потока на опустыненных территориях.

Получен вертикальный профиль концентраций сальтирующих песчинок на опустыненной территории в приповерхностном слое атмосферы от 0 до 40 мм с разрешением 2 мм.

По данным измерений на опустыненной территории впервые обнаружен максимум в спектре флуктуаций концентраций сальтирующих песчинок в диапазоне частот от 100 до 200 Гц.

Разработана численная модель переноса сальтирующих песчинок, адаптированная к решению обратных задач динамики сальтирующих песчинок на опустыненных территориях с учетом силы тяжести, силы

аэродинамического сопротивления, силы Магнуса и вариаций горизонтальной и вертикальной компонент скорости ветра в приповерхностном слое атмосферы.

Решена обратная задача динамики сальтирующих песчинок на опустыненных территориях. Восстанавливаются вертикальные и горизонтальные компоненты скорости вылета песчинки, диаметр и начальная скорость вращения песчинки, а также параметры, характеризующие горизонтальную и вертикальную компоненты скорости ветра в приповерхностном слое атмосферы на отдельных участках траектории песчинки. Приведены примеры восстановления вышеуказанных параметров сальтации по данным скоростной видеосъемки на опустыненных территориях.

По данным измерений флуктуаций дифференциальных счетных концентраций частиц аэрозоля на опустыненных территориях в Астраханской обл. восстановлены функции распределения частиц аэрозоля по размерам для фоновой и генерируемой на подстилающей поверхности компонент аэрозоля в диапазоне размеров частиц от 0.5 до 5.0 мкм.

С помощью корреляционного метода по данным синхронных измерений флуктуаций дифференциальных счетных концентраций частиц аэрозоля и турбулентных пульсаций вертикальной компоненты скорости ветра определены вертикальные турбулентные потоки и скорость выноса аэрозоля с опустыненных территорий Астраханской обл.

По данным градиентных измерений счетных концентраций частиц аэрозоля определена скорость выноса аэрозоля с опустыненных территорий. Показано, что скорости выноса аэрозоля, полученные с помощью корреляционного и градиентного методов, удовлетворительно согласуются друг с другом.

Защищаемые положения

Предметом защиты являются следующие положения и результаты диссертационной работы:

1. Результаты комплексных измерений на опустыненной территории в Астраханской обл., включая: данные скоростной видеосъемки сальтирующих песчинок, результаты измерений дифференциальных счетных концентраций частиц аэрозоля в приземном и приповерхностном слоях атмосферы в диапазоне размеров частиц 0.5-5.0 мкм и результаты измерений турбулентных пульсаций трех компонент скорости ветра.

2. По данным скоростной видеосъемки траекторий сальтирующих песчинок решена обратная задача динамики невращающихся сальтирующих песчинок, позволяющая восстанавливать диаметр и компоненты начальной скорости вылета песчинки, а также компоненты скорости ветра для отдельных участков траектории песчинки.

3. Разработана методика решения обратной задачи динамики вращающихся сальтирующих песчинок, позволяющая дополнительно определять начальную скорость вращения песчинки по данным наблюдений группы 2-3 траекторий синхронно сальтирующих песчинок.

4. По данным синхронных измерений дифференциальных счетных концентраций частиц аэрозоля и турбулентных пульсаций вертикальной компоненты скорости ветра на опустыненных территориях в Астраханской обл. определены вертикальные турбулентные потоки аэрозоля и скорости выноса частиц аэрозоля (нормированные турбулентные потоки). Показано, что скорости выноса аэрозоля с подстилающей поверхности, полученные с использованием корреляционного и градиентного методов удовлетворительно согласуются друг с другом.

5. Обнаружен отчетливо выраженный максимум в спектре плотности мощности флуктуаций концентраций сальтирующих песчинок в

диапазоне частот примерно от 100 до 200 Гц (явление квазипериодической или "резонансной" сальтации).

Научная ценность диссертационной работы определяется тем, что в ней получены новые данные о выносе аэрозоля с опустыненных территорий, расположенных в России. Результаты измерения скорости выноса аэрозоля позволят более точно оценивать радиационные эффекты минерального аэрозоля в земной атмосфере. Методика и результаты решения обратной задачи динамики сальтирующих песчинок позволяют уточнить представления о механизме сальтации на опустыненных территориях.

Практическая значимость результатов диссертационной работы обусловлена тем, что они позволяют уточнить модели переноса аэрозоля и песчаной фракции в атмосфере, в том числе, с целью оценки влияния пустынь и полупустынь на окружающие территории и климат Земли в целом. Разработанные методики решения обратных задач и измерения вертикальных турбулентных потоков аэрозоля могут быть использованы другими исследователями при изучении процессов переноса в ветропесчаном потоке и выноса аэрозоля с подстилающей поверхности.

Достоверность результатов и выводов диссертационной работы обеспечивается большим объемом наблюдательных данных и согласием полученных результатов с существующими представлениями и результатами других авторов.

Личный вклад автора

Автор принимал активное участие в постановке и решении всех задач диссертационной работы.

Автором были выполнены измерения параметров микроструктуры аэрозоля, включая градиентные измерения концентрации аэрозоля, и турбулентных пульсаций компонент скорости ветра и температуры в 2005-

2013 гг. на опустыненных территориях Астраханской области и Республики Калмыкия.

Автор также разработал численную модель динамики сальтирующих песчинок, подготовил программу автоматизированной обработки видеокадров и программы статистической обработки данных наблюдений.

Под руководством и при участии автора была создана и неоднократно модернизировалась полевая автомобильная лаборатория.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы были представлены на следующих международных и всероссийских конференциях: Международные симпозиумы "Атмосферная радиация и динамика" (Санкт-Петербург 2009, 2011, 2013); VII и VIII Международные конференции "Естественные и антропогенные аэрозоли" (Санкт-Петербург 2010, 2012); Международная конференция "Турбулентность, динамика атмосферы и климата" (Москва, 2013); VII Всероссийская конференция по атмосферному электричеству (Санкт-Петербург 2012); XII Всероссийская конференция молодых ученых "Состав атмосферы. Атмосферное электричество. Климатические процессы" (Борок 2008); XV-XX Рабочие группы "Аэрозоли Сибири" (Томск 2008-2013), а также на семинарах в Институте физики атмосферы им. A.M. Обухова РАН и в Институте оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН.

Глава 1. Полевые эксперименты по исследованию процессов переноса в ветропесчаном потоке на опустыненных территориях

1.1. Задача экспериментального исследования характеристик ветропесчаного потока на опустыненных территориях

Определяющим процессом в ветропесчаном потоке является сальтация [1-10]. Большинство исследований сальтации выполнено в лабораторных условиях и, главным образом, в ветровых каналах [11-15]. Особенностью наблюдаемых в ветровых каналах процессов является их квазистационарность и низкий уровень турбулентности. В противоположность этому ветропесчаный поток на опустыненных территориях отличается сильной нестационарностью [1, 16-19], что отчетливо проявляется и на временной изменчивости электрических токов сальтации [16]. Существенно нестационарным является и процесс генерации аэрозоля на подстилающей поверхности под воздействием ветропесчаного потока [20-27].

Указанные особенности процессов в ветропесчаном потоке должны учитываться при разработке методологии и технологии их экспериментального исследования. Опыт наших многолетних исследований на опустыненных территориях свидетельствует о том, что измерения всех интересующих нас параметров должны выполняться синхронно и с достаточно высоким временным разрешением. Требования к временному разрешению определяются поставленными задачами. К сожалению, они не всегда выполнимы из-за различных технических ограничений. Очень высокое временное разрешение (порядка миллисекунды) требуется при исследовании процесса переноса отдельных сальтирующих песчинок. В нашей работе исследования траекторий сальтирующих песчинок на опустыненных территориях осуществлялись с использованием скоростной видеосъемки с частотой 1200 Гц. Исследования вариаций целого ряда

параметров сальтации, выполненных Д.В. Бунтовым [1], в том числе, вариаций концентраций сальтирующих песчинок на различных высотах в приповерхностном слое атмосферы, выполнялись, как правило, с временным разрешением порядка секунды (0,2 - 1,0 секунды).

Высокое временное разрешение требуется и при измерениях вертикальных турбулентных потоков аэрозоля для различных диапазонов размеров частиц. Дифференциальные счетные концентрации частиц аэрозоля в диапазоне размеров от 0.5 до 5.0 мкм измерялись нами при помощи модифицированных фотоэлектрических счетчиков ОЭАС-05. Сущность модификации счетчиков заключалась в использовании дополнительной системы регистрации дифференциальных счетных концентраций аэрозоля с временным разрешением 1 секунда. При проведении градиентных измерений концентрации частиц аэрозоля измерялись на двух уровнях (в 2013 г. на уровнях 0.5 и 1.5 м).

С целью выявления взаимосвязей между параметрами сальтации и характеристиками аэрозоля измерения концентраций аэрозоля должны проводиться не только в приземном, но и в приповерхностном слое атмосферы.

При определении турбулентных потоков аэрозоля необходимо синхронно с измерениями дифференциальных счетных концентраций частиц аэрозоля измерять турбулентные пульсации компонент скорости ветра и температуры воздуха. В экспедициях на опустыненных территориях в Астраханской области и Республике Калмыкия измерения турбулентных пульсаций выполнялись с помощью метеостанций Метео-2 с частотой 10 Гц и акустического анемометра Ме1ек с частотой 50 Гц.

Основные задачи экспериментальных исследований заключались в следующем:

- восстановление траекторий сальтирующих песчинок с целью оценки динамических параметров сальтации и определение концентраций сальтирующих песчинок с высоким временным и пространственным

разрешением с целью исследования закономерностей их пространственной (вертикальные профили) и временной (спектры плотности мощности) изменчивости; - исследование функции распределения частиц по размерам и флуктуаций дифференциальных счетных концентраций частиц аэрозоля, генерируемого на подстилающей поверхности опустыненных территорий под воздействием ветропесчаного потока и определение вертикальных турбулентных потоков аэрозоля, в том числе нормированных потоков (скоростей выноса частиц аэрозоля) с опустыненных территорий в Астраханской обл..

1.2. Аппаратура для измерения характеристик аэрозоля на опустыненных территориях

Для измерений счетной концентрации частиц аэрозоля и распределения частиц по размерам были использованы оптико-электронные аэрозольные счетчики (рис. 1.1) ОЭАС-05 (Москва, НИФХИ) [28]. Прибор имеет широкий диапазон измерения размеров частиц (0.5-20.0 мкм) и сравнительно небольшую погрешность измерения счетной концентрации (± 20%). Однако блок связи счетчика с компьютером и поставляемое с прибором программное обеспечение не позволяют получать измерения с временным интервалом меньше чем 5 с, что делает невозможным непосредственно использовать результаты измерений, полученные с помощью этого прибора, для расчета турбулентных потоков и скоростей выноса аэрозоля. Основные технические характеристики прибора ОЭАС-05 приведены в табл. 1.1.

Для получения более высокого временного разрешения была решена задача записи сигнала непосредственно с ФЭУ прибора на компьютер с помощью АЦП и последующей программной обработкой цифрового потока с целью получить данные о концентрациях частиц и распределения частиц аэрозоля по размерам с высоким временным разрешением. При времени суммирования проходящих через прибор частиц равном 1 с конструкция

ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ АЭРОЗОЛЬНЫЙ

мниы

000353

КОЛИЧЕСТВО ч»стки

Рис. 1.1. Оптико-электронный аэрозольный счетчик ОЭАС-05.

Табл. 1.1. Характеристики оптико-электронного аэрозольного счетчика ОЭАС-Р5

Параметр Значение

Расход воздуха, см3/с (л/мин) 16.6(1.0)

Диапазон измеряемых концентраций, см 0-300

Диапазон измеряемых размеров (диаметр), мкм 0.5-20.0

Счетный объем, см 10~3

Продолжительность непрерывной работы, часов не более 24

Диапазон допустимых температур, °С 10-35

Диапазон напряжений питания, В 220±22

Габариты (ШхВхГ), мм 350x310x175

Масса, кг 8.0

Потребляемая мощность, ВА 60

Интерфейс для подключения внешней ПЭВМ 118-232

оптической части прибора позволяет получить на опустыненных территориях статистически значимые данные, по крайней мере, для суммарной концентрации частиц аэрозоля. Для выполнения условия статистической обеспеченности данных при измерениях распределения частиц аэрозоля по размерам в большинстве случаев необходимо больше времени накопления данных для вышеуказанного прибора. Таким образом, для записи исходных данных, необходимых для последующих расчетов турбулентных потоков и скоростей выноса аэрозоля, было создано и неоднократно модернизировалось программное обеспечение для записи и обработки данных счетных концентраций частиц аэрозоля. Результаты синхронной записи данных с помощью программы, поставляемой со счетчиком и результат обработки цифрового потока с АЦП представлен на рис. 1.2. Из рисунка наглядно видно, что штатное программное обеспечение счетчика не позволяет регистрировать сильные "высокочастотные" флуктуации счетной концентрации частиц аэрозоля в пределах минимально-возможного для него временного интервала.

В качестве аналого-цифрового преобразователя нами использовался внешний модуль АЦП на шину USB "Е14-440" производства компании "ООО "JI КАРД". Модуль имеет программно-управляемую настройку параметров сбора данных: числа и последовательности опроса входных каналов, диапазонов измерения, частоты преобразования АЦП. Возможна синхронизация сбора данных по внешнему синхросигналу или по уровню входного сигнала. Дополнительно имеются цифровые входы и выходы. Предусмотрена возможность установки двухканального ЦАП.

Необходимо также отметить, что диапазон измерения размеров частиц прибора ОЭАС-05 (0.5 -20 мкм) разделен на 9 поддиапазонов (0.5-0.7; 0.71.0; 1.0-1.5; 1.5-2.0; 2.0-3.0; 3.0-5.0; 5.0-10.0; 10.0-20.0; >20.0) мкм. Прибор имеет встроенный калибратор, что позволяет проводить калибровку непосредственно перед началом измерений. Таким образом имеется возможность прокалибровать получаемые данные непосредственно с ФЭУ

16:15 16:16 16:17 16:19 16:20

Время, час:мин

Рис. 1.2. Пример временного хода суммарной концентрации частиц аэрозоля измеренной с помощью счетчика ОЭАС-05 и записанной на ПК с помощью АЦП (1) и программы поставляемой со счетчиком (2).

прибора по данным, записанным с помощью программы, поставляемой со счетчиком, при одновременной записи измерений двумя способами. В этом случае поддиапазоны размеров частиц должны совпадать.

1.3. Методы и средства исследования процесса сальтации на опустыненных территориях

В полевых экспериментах, проводимых Лабораторией оптики и микрофизики аэрозоля ИФА им. A.M. Обухова РАН на опустыненных территориях использовались различные способы для исследования процесса сальтации. Большая часть данных получена с помощью приборов, использующих оптические методы получения информации о сальтирующих песчинках. Для изучения временных вариаций концентраций сальтирующих песчинок и распределения сальтирующих песчинок по размерам использовались два счетчика: лазерный одноканальный счетчик СГА-1, использующий для регистрации пролетающей через счетный объем песчинки малоугловое рассеяние, и четырехканальный фотоэлектрический счетчик, использующий рассеяние под углом 90°, измеряющий концентрацию песчинок и их распределение по размерам сразу на 4-х высотах в приповерхностном слое атмосферы. Указанные счетчики использовались для изучения процессов сальтации на больших временных интервалах (от одного до нескольких часов), однако они не пригодны для исследования высокочастотных процессов, происходящих в ветропесчаном потоке.

Поэтому большая часть экспериментальных данных о процессах, происходящих в ветропесчаном потоке, представленных в данной работе получена с помощью цифровой камеры Casio Exilim Pro EX-F1. Данная камера имеет уникальные для своего класса технические характеристики, позволяющие проводить скоростную видеосъемку с частотой кадров 1200 Гц. Не вдаваясь в тонкости всех технических характеристик вышеуказанной камеры, остановимся только на тех, которые имеют значение для проведения наших экспериментов на опустыненных территориях (табл. 1.2).

Табл. 1.2. Технические характеристики цифровой камеры Casio Exilim Pro EX-F1.

Матрица Количество эффективных пикселей 6,0 миллионов

тип 1/1,8-дюймовый высокоскоростной КМОП-сенсор

Форматы файлов Видеоролики MOV, Н.264 / AVC, IMA-ADPCM (стерео)

Носители данных Карты памяти SDHC / SD / ММС / ММС+

Разрешение Скоростное видео 512 х 384 (300 кадров в секунду), 432 х 192 (600 кадров в секунду), 336 х 96 (1200 кадров в секунду)

Объектив Конструкция 12 линз в 9 группах, включая асферические линзы

Фокусное расстояние От f=7,3 до 87,6 мм (в эквиваленте 35 мм -36-432 мм)

Зум Оптический 12Х

Интерфейсы Порт USB/AV, HDMI™ Mini Connector (выход), гнездо вспышки, гнездо внешнего микрофона, разъём питания для адаптера (DC-IN), USB : Hi-Speed USB

Источник питания Li-ion аккумулятор (NP-100) х 1, адаптер

Как видно из табл. 1.2, при временном разрешении 1200 кадров в секунду, камера делает снимки на участок матрицы размером 336x96 пикселей. Этого оказалось достаточно как для слежения за отдельными песчинками и фиксирования их траекторий, так и для получения данных о временном ходе количества песчинок в кадре и распределения количества песчинок по высоте в слое до 40 мм. Измерения проводились путем скоростной видеосъемки сальтирующих песчинок, на фоне черного экрана (с нанесенной сантиметровой сеткой для последующей пространственной привязки наблюдаемых песчинок), ориентированного параллельно среднему направлению горизонтальной скорости ветра для наименьшего возмущения воздушного потока. Пример двух последовательных видеокадров, полученных с помощью камеры Casio Exilim Pro EX-F1, представлены на рис. 1.3.

Получающиеся видеофильмы обрабатывались несколькими способами в зависимости от поставленной задачи. Для получения детальной информации о траекториях сальтирующих песчинок использовался покадровый просмотр фильмов с записью координат наблюдаемой песчинки на каждом кадре. Для упрощения этого процесса Д.В. Бунтовым была подготовлена программа, позволяющая с помощью компьютерной "мыши" отметить на экране нахождение наблюдаемой песчинки в очередном кадре и ее координаты автоматически записываются в выходной файл. Таким образом за сравнительно короткое время удалось получить достаточное количество траекторий движения сальтирующих песчинок. Так как запись координат производится через равные промежутки времени, то по получаемым траекториям можно оценить также и скоростные характеристики исследуемых песчинок.

С целью получения данных о временном ходе количества песчинок в кадре и распределения количества песчинок по высоте в слое до 40 мм автором было создано программное обеспечение для автоматической обработки последовательности видеокадров скоростной видеосъемки.

1-1-1-1-г

0.0 0.5 1.0 1.5

X, см

-I—1—I—'—I

0.0 0.5 1.0 1.5

X, см

Рис. 1.3. Пример двух последовательных кадров видеофильма, полученного в результате скоростной видеосъемки ветропесчаного потока на опустыненной территории Государственного природного заказника "Пески Берли" 16.08.2009.

Сравнивая последовательные кадры программа выделяет движущиеся объекты (песчинки), находит их относительные координаты и записывает в файл. Пример результатов работы программы представлен на рис. 1.3, где желтыми точками обозначены обнаруженные сальтирующие песчинки. Полученные данные легко преобразуются в распределение концентрации песчинок по высоте и в зависимость количества песчинок в кадре от времени. Полученные таким образом результаты представлены в главе 2. Описанный выше алгоритм реализован в среде MatLab.

1.4. Аппаратура для исследования метеорологических характеристик и параметров турбулентности атмосферы

Измерения метеорологических и турбулентных параметров атмосферы проводились с помощью автоматизированного ультразвукового метеорологического комплекса "Метео-2" производства Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН. Общий вид измерительной части комплекса в рабочем положении представлен на рис. 1.4. Конструкция комплекса позволяет получать результаты измерений трех компонент скорости ветра, а также температуры с частотой 10 Гц, что необходимо, в частности, для расчета турбулентных потоков и скоростей выноса аэрозоля. Также прибор измеряет относительную влажность воздуха и атмосферное давление с временем осреднения 1 мин. Основные характеристики комплекса "Метео-2" приведены в табл. 1.3.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Карпов, Алексей Владимирович, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Горчаков Г.И., Титов А.А., Бунтов Д.В. Параметры нижнего слоя сальтации на опустыненной территории // Доклады АН. 2009. Т. 424, № 1. С. 102- 106.

2. Семёнов О.Е. Введение в экспериментальную метеорологию и климатологию песчаных бурь. Алматы: КазНИИЭК, 2011. 580 с.

3. Фукс Н.А. Механика аэрозолей. М.: Изд - во АН СССР, 1955. 353 с.

4. Bagnold R.A. The physics of blown sand and desert dunes. London: Methuen, 1941.265 p.

5. Gillette D., Passi R. Modeling Dust Emission Caused by Wind Erosion // J. Geophys. Res. 1988. V.93, No Dll. P. 14,233 - 14,242.

6. Iversen I.D., White B.R. Saltation threshold on Earth, Mars and Venus // Sedimentology. 1982. V. 29, No 1. P. 111 - 119.

7. Lu H., Shao Y. A new model for dust emission by saltation bombardment // J. Geophys. Res. 1999. V. 104, No D14. P. 16,827-16,842.

8. Pye K. Aeolian Dust and Dust Deposits. London: Academic Press, 1987. 334 p.

9. Shao Y. Physics and modeling of wind erosion. New York : Springer, 2008. 452 p.

10. Zheng X. Mechanics of windblown sand movements. Berlin : Springer -Verlag, 2009. 290 p.

11. Петров М.П. Пустыни земного шара. Л.: Наука, 1973. 560 с.

12. Huang N., Zheng X., Zhow Y., Van Pelt R.S. Simulation of wind-blown sand movement and probability density function of liftoff velocities of sand particles // J. Geoph. Res. 2006. V. 111, № D20. D20201.

13. Mikami M., Yamada Y., Ishizuka M., Ishimaru Т., Gao W., Zeng F. Measurement of saltation process over gobi and sand dunes in the Taklimakan desert, China with newly developed sand particles counter // J. Geophys. Res. 2005. V. 110, No D18. D18S02.

14. Rice M.A., Willetts B.B., McEwan I.K. An experimental study of multiple grainsize ejecta produced by collisions of saltating grains with a flat bed // Sedimentology. 1995. V 42, No 5. P. 695-706.

15. Rice M.A., Willetts B.B., McEwan I.K. Observations of collision of saltating grains with a granular bed from high - speed cine - film // Sedimentology. 1996. V. 43, No l.P. 21 -31.

16. Горчаков Г.И., Ермаков В.И., Копейкин B.M., Исаков A.A., Карпов A.B., Ульяненко A.B. Электрические токи сальтации в ветропесчаном потоке // Доклады АН. 2006. Т. 410, №2. С. 259 - 262.

17. Горчаков Г.И., Ивлев J1.C. Экспериментальное наблюдение пыления песчаных барханов в Калмыкии летом 1997 г. // Естественные и антропогенные аэрозоли. Санкт-Петербург: СПбГУ, 1998. С. 401-408.

18. Горчаков Г.И., Исаков A.A., Карпов A.B., Копейкин В.М. Электрические процессы и массоперенос в ветропесчаном потоке на опустыненных территориях // VI Российская конференция по атмосферному электричеству. Сборник трудов. Нижний Новгород: ИПФ РАН, 2007. С. 76-77.

19. Горчаков Г.И., Карпов A.B. Экспериментальные исследования массопереноса и электрических процессов в ветропесчаном потоке // Геофизика межгеосферных взаимодействий. М.:ГЕОС, 2008. С. 261-278.

20. Горчаков Г.И., Копейкин В.М., Карпов A.B., Курбатов Г.А., Бунтов Д.В., Глядков П.С., Коновалов И.Н. Экспериментальное исследование механизма генерации аэрозоля на опустыненной территории: полевой эксперимент «Харабали 2009» // XVI Рабочая группа «Аэрозоли Сибири». Тезисы докладов. Томск: ИОА СО РАН, 2009. С. 4.

21. Горчаков Г.И., Шукуров К.А. Флуктуации концентрации субмикронного аэрозоля в конвективных условиях // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2003. Т. 39, №1. с. 85-97.

22. Емиленко А.С., Исаков А.А. О флуктуациях коэффициента направленного светорассеяния приземного аэрозоля на опустыненной территории // Оптика атмосферы и океана. 2008. Т. 21, № 09. С. 779-783.

23. Карпов А.В. Флуктуации микроструктуры грубодисперсного и субмикронного аэрозоля на опустыненной территории // Оптика атмосферы и океана. 2008. Т.21, №10. С.844-849.

24. Gorchakov G.I., Karpov A.V., Kopeikin V.M., Buntov D.V., Kurbatov G.A. Transfer Process Investigation in Windsand Flux: New Results // International Symposium «Atmospheric Radiation and Dynamics». Proceedings. Saint-Peterburg: SPSU. 2013. P. 72.

25. Gorchakov G.I., Koprov B.M., Shukurov K.A. Relations between aerosol concentration fluctuations and turbulent pulsations // International aerosol conference (Moscow, 26-30 June 2000). Proceedings. M.: NIFKhl, 2000. P 237-248.

26. Gorchakov G.I., Koprov B.M., Shukurov K.A. Vertical Turbulent Aerosol Fluxes over Desertized Areas // Izvestia, Atmospheric and Oceanic Physics. 2002. V. 38. Suppl. 1. P. S138-147.

27. Gorchakov G.I., Shukurov K.A. Submicron aerosol concentration fluctuations // International aerosol conference (Moscow, 26-30 June 2000). Proceedings. M.: NIFKhl, 2000. P 249-255.

28. Беляев С.П., Никифорова H.K., Смирнов B.B., Щелчков Г.И. Оптико -электронные методы изучения аэрозоля. М.: Энергия, 1981, 232 с.

29. Горчаков Г.И., Карпов А.В., Копейкин В.М., Бунтов Д.В., Курбатов Г.А., Злобин И.А. Полевой эксперимент «Волга-2011»: комплексное исследование процессов переноса в ветропесчаном потоке // XVIII Рабочая группа «Аэрозоли Сибири». Тезисы докладов. Томск: ИОА СО РАН, 2011. С. 36.

30. Горчаков Г.И., Карпов А.В., Копейкин В.М., Курбатов Г.А., Бунтов Д.В., Бунтов Г.В., Злобин И.А., Глазов А.А., Ксенафонтов А.А. Полевой эксперимент «Волга-2010»: исследования процессов переноса в

ветропесчаном потоке // XVII Рабочая группа «Аэрозоли Сибири». Тезисы докладов. Томск: ИОА СО РАН, 2010. С. 30.

31. Горчаков Г.И., Карпов A.B., Копейкин В.М., Курбатов Г.А., Миллер Е.А., Аношин Б.А., Бунтов Д.В., Глядков П.С. Полевой эксперимент Харабали-2008. Исследование механизма генерации аэрозоля на опустыненной территории // XV Рабочая группа «Аэрозоли Сибири». Тезисы докладов. Томск: ИОА СО РАН, 2008. С. 31.

32. Карпов A.B. Измерения турбулентных потоков субмикронного и грубодисперсного аэрозоля на опустыненной территории в Астраханской области // XX Рабочая группа «Аэрозоли Сибири». Тезисы докладов. Томск: ИОА СО РАН, 2013. С. 31.

33. Карпов A.B. Скорость выноса субмикронного и грубодисперсного аэрозоля с опустыненных территорий: методика и результаты измерений // XIX рабочая группа «Аэрозоли Сибири». Тезисы докладов. Томск: ИОА СО РАН, 2012. С. 41.

34. Бютнер Э.К. Динамика приповерхностного слоя воздуха. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 158 с.

35. Горчаков Г.И., Бунтов Д.В., Злобин И.А., Карпов A.B., Коновалов И.Н., Соколов A.B. Экспериментальное исследование траекторий сальтирующих песчинок в полевых условиях // XVII Рабочая группа «Аэрозоли Сибири». Тезисы докладов. Томск: ИОА СО РАН, 2010. С. 31.

36. Горчаков Г.И., Бунтов Д.В., Карпов A.B., Злобин И.А., Соколов A.B. Сальтация песчинок в приповерхностном слое атмосферы на опустыненных территориях // Естественные и антропогенные аэрозоли. VII. Сборник трудов. Санкт - Петербург: СПбГУ, 2011. С. 293 - 298.

37. Горчаков Г.И., Карпов A.B., Копейкин В.М., Бунтов Д.В., Курбатов Г.А., Соколов A.B. Экспериментальное исследование процессов переноса на опустыненных территориях // Международный симпозиум

«Атмосферная радиация и динамика» (МСАРД-2011). Тезисы докладов. Санкт-Петербург: СПбГУ, 2011. С. 124-125.

38. Горчаков Г.И., Карпов А.В., Копейкин В.М., Бунтов Д.В., Курбатов Г.А., Соколов А.В. Экспериментальное и теоретическое исследование механизма сальтации на опустыненных территориях // XX Рабочая группа «Аэрозоли Сибири». Тезисы докладов. Томск: ИОА СО РАН, 2013. С. 40.

39. Горчаков Г.И., Карпов А.В., Соколов А.В. Оценка влияния эффекта Магнуса на траектории сальтирующих песчинок // VIII Международная конференция «Естественные и антропогенные аэрозоли». Тезисы докладов. Санкт - Петербург: СПбГУ, 2012. С. 26.

40. Горчаков Г.И., Карпов А.В., Копейкин В.М., Злобин И.А., Бунтов Д.В., Соколов А.В. Исследование динамики сальтирующих песчинок на опустыненных территориях // Доклады АН. 2013. Т. 452, №6. С. 669-676.

41. Owen P.R. Saltation of uniform grains in air // J. Fluid Mech. 1964. V.20, No 2. P. 225 - 242.

42. Schmidt D.S., Schmidt R.A., Dent Y.D. Electrostatic force on saltating sand // J.Geophys.Res. 1998. Vol. 103, No. D8. P. 8997-9001.

43. Shao Y., Mikami M. Heterogeneous saltation: Theory, observation and comparison // Boundary Layer Meteorology. 2005. V. 115, No 3. P. 359-379.

44. Ungar J.E., Haff P.K. Steady state saltation in air // Sedimentology. 1987. V. 34, No 2. P. 289-299

45. White B. Soil transport by winds on Mars // J. Geophys. Res. 1979. V. 84, No D7. P. 4643—4651.

46. Горчаков Г.И., Карпов A.B., Копейкин B.M., Бунтов Д.В., Злобин И.А., Курбатов Г.А., Соколов А.В. Исследование процессов переноса в ветропесчаном потоке на опустыненных территориях (2009-2011 гг.) // VIII Международная конференция «Естественные и антропогенные аэрозоли». Тезисы докладов. Санкт - Петербург: СПбГУ, 2012. С. 23-24.

47. Kawamura R (1964) Study of sand movement by wind // Hydraulic Eng. Lab.Tech. Rep., University of California, Berkeley, CA HEL-2-8. P. 99-108.

48. Tegen I., Fung I. Modeling of mineral dust in the atmosphere: sources, transport, and optical thickness // J Geophys. Res. 1994. V. 99, No D21. P. 22,897-22,914

49. Горчаков Г.И., Карпов A.B., Копейкин В.М. Распределение частиц грубодисперсного аэрозоля по размерам в ветропесчаном потоке // V международная конференция "Естественные и антропогенные аэрозоли" Тезисы докладов. Санкт-Петербург: СПбГУ, 2006. С. 34.

50. Карпов A.B. Горчаков Г.И., Копейкин В.М., Курбатов Г.А. Функция распределения частиц по размерам и вертикальные турбулентные потоки на опустыненных территориях // Междунароный симпозиум стран СНГ «Атмосферная радиация и динамика 2009». Тезисы докладов. Санкт-Петербург: СПбГУ, 2009. С. 83.

51. Горчаков Г.И., Карпов A.B., Бунтов Д.В., Злобин И.А., Соколов A.B. Исследование процесса переноса сальтирующих песчинок: эксперимент и численное моделирование // XVIII Рабочая группа «Аэрозоли Сибири». Тезисы докладов. Томск: ИОА СО РАН, 2011. С. 35-36.

52. Горчаков Г.И., Карпов A.B., Копейкин В.М., Бунтов Д.В. Процессы переноса в ветропесчаном потоке // Международная конференция "Турбулентность, динамика атмосферы и климата". Тезисы докладов. М.: ИФА им. A.M. Обухова РАН, 2013. С. 103.

53. Горчаков Г.И., Карпов A.B., Копейкин В.М., Курбатов Г.А., Бунтов Д.В., Бунтов Г.В., Злобин И.А., Глазов A.A., Ксенафонтов A.A. Исследование динамических и электрических процессов в ветропесчаном потоке // VII Международная конференция «Естественные и антропогенные аэрозоли». Тезисы докладов. Санкт - Петербург: СПбГУ, 2010. С. 20.

54. Горчаков Г.И., Карпов A.B., Соколов A.B., Бунтов Д.В., Злобин И.А.. Экспериментальное и теоретическое исследование траекторий

сальтирующих песчинок на опустыненных территориях // Оптика атмосферы и океана. 2012. Т.25, № 6. С. 501-506.

55. Fu L.-T., Во T.-L., Gu Н.-Н., Zheng X.-J. Incident Angle of Saltating Particles in Wind-Blown Sand // Plos One. 2013. V.8, No 7. Art. No: e67935.

56. Cheng H., Zou X.-Y., Zhang C.-L. Probability distribution functions for the initial liftoff velocities of saltating sand grains in air // J. Geophys. Res. 2006. V. Ill, No D22. D22205.

57. McEwan I.K., Willetts B.B., Rice M.F. The grain/bed collision in sand transport by wind // Sedimentology. 1992. V. 39, №11. P. 971-981.

58. Горчаков Г.И., Карпов A.B., Копейкин B.M., Соколов А.В. Обнаружение эффекта резонансной сальтации на опустыненной территории // XIX Рабочая группа «Аэрозоли Сибири». Тезисы докладов. Томск: ИОА СО РАН, 2012. С. 40.

59. Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных. М.: Мир, 1989. 542 с.

60. Дженкинс Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения. М.: Мир, 1972. 288с.

61. Ламли Дж. Л., Пановский Г.А. Структура атмосферной турбулентности. М.: Мир, 1966. 264 с.

62. Обухов A.M. Турбулентность и динамика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 414 с.

63. Горчаков Г.И., Шишков П.О., Копейкин В.М., Емиленко А.С., Сидоров В.Н., Захарова П.В., Шукуров К.А. Аэрозоль в конвективном пограничном слое атмосферы // Естественные и антропогенные аэрозоли. Санкт-Петербург: СПбГУ, 1998. С. 408-413.

64. Анищенко B.C., Вадивасова Т.Е., Астахов В.В. Нелинейная динамика хаотических и стохастических систем. Саратов: Изд-во Саратовского унта, 1999. 368 с.

65. Morsi S.A., Alexander A.Z. An investigation of particle trajectories in two-phase flow systems // J. Fluid Mech. 1972. V.55, No 2. P. 193-208.

66. White B.R., Schulz J.C. Magnus effect in saltation // J. Fluid Mech. 1977. V. 81, No 3. P. 497-512.

67. Kok J.F., Renno N.O. Electrostatics in wind-blown sand // Physical Review Letters. 2008. V.100, No 1. Art. No. 014501.

68. Wang Z.-T., Zhang C.-L., Wang H.-T. Forces on a saltating grain in air // European Physical Journal E. 2013. V. 36, No 10. Art. No. 112.

69. Райст П. Аэрозоли. M.: Мир, 1987. 280 с.

70. Seinfeld Y.H., Pandis S.N. Atmospheric chemistry and physics. New York; Wiley, 1998. 1326 p.

71. Карпов A.B., Горчаков Г.И., Соколов A.B., Бунтов Д.В., Злобин И.А. Моделирование процесса переноса песчинок на опустыненных территориях в нижнем слое сальтации // VII Всероссийская конференция по атмосферному электричеству. Сборник трудов. Санкт-Петербург: ГГО, 2012. С. 110-111.

72. Березин И.С., Жидков Н.П. Методы вычислений. Т. 1. Л.: Физматгиз. 1959. 620 с.

73. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Механика. М.: Наука, 1979. 520 с.

74. Юдин М.И. К теории рассеяния тел конечных размеров в турбулентной атмосфере // Доклады АН СССР. 1945, Т. 49, № 86: 584 - 589.

75. Горчаков Г.И., Карпов А.В., Соколов А.В., Злобин И.А., Бунтов Д.В. Прямые и обратные задачи динамики сальтирующих песчинок // VIII Международная конференция «Естественные и антропогенные аэрозоли». Тезисы докладов. Санкт - Петербург: СПбГУ. 2012. С. 24.

76. Горчаков Г.И., Копров Б.М., Шукуров К.А. Исследование выноса субмикронного аэрозоля с подстилающей поверхности // Оптика атмосферы и океана. 2000. Т. 13, № 2. С. 166-170.

77. Будаев В.П., Савин С.П., Зеленый Л.М. Наблюдение перемежаемости и обобщенного самоподобия в турбулентном пограничном слое лабораторной и магнитосферной плазмы: на пути к определению

количественных характеристик переноса // Успехи физических наук. 2011. Т.181, №9. С.905-952.

78. Алоян А.Е., Загайнов В.А., Душников A.A., Макаренко С.В. Перенос трансформирующегося аэрозоля в атмосфере // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1991. Т. 27, № 11. С. 1232-1240.

79. Бабаев А.Г., Дроздов H.H., Зонн И.С., Фраткин З.Г. Пустыни. М.: Мысль, 1986.319 с.

80. Баренблатт Г.И., Голицын Г.С. Локальная структура развитых пыльных бурь. М.: МГУ, 1973.44с.

81. Гледзер Е.Б., Гранберг И.Г., Чхетиани О.Г. Динамика воздуха вблизи поверхности почвы и конвективный вынос аэрозоля // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2010. Т. 46. № 1. С. 35^47.

82. Горчаков Г.И., Копров Б.М., Шукуров К.А. Влияние ветра на вынос аэрозоля с подстилающей поверхности // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2004. Т. 40, № 6. С. 774-790.

83. Довгалюк Ю.А., Ивлев JI.C. Физика водных и других атмосферных аэрозолей. Санк-Петербург: СПбГУ. 1998. 321 с.

84. Жуланов Ю.В., Загайнов В.А., Душников A.A., Любовцева Ю.С., Невский И. А., Стулов Л.Д. Высоко дисперсный и субмикронный аэрозоль аридной зоны // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1986. Т. 22, № 5. С . 488-495.

85. Загайнов В.А., Лушников A.A., Никитин О.Н., Кравченко П.Е., Ходжер Т.В., Петрянов И.В. Фоновый аэрозоль над Байкалом // Доклады АН СССР. 1990. Т. 308, № 5. С. 1087-1090.

86. Иванов В.П., Филиппов В.П., Сидоренко В.И., Масленников П.А. Статистические характеристики вариаций спектра размеров аэрозольных частиц в аридной зоне // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1981. Т. 17, №2. С. 216-219.

87. Ивлев Л.С. Химический состав и структура атмосферных аэрозолей. Л.: ЛГУ, 1982. 368 с.

88. Кабанов Н.В., Панченко М.В., Пхалагов Ю.А., Веретенников В.В., Ужегов В.Н., Фадеев В.Я. Оптические свойства прибрежных атмосферных дымок. Новосибирск: Наука, 1988. 201 с.

89. Левин Л.М. Исследования по физике грубодисперсного аэрозоля. Изд-во АН СССР, 1961.248 с.

90. Маров М.Я., Шари В.П., Ломакина Л.Д. Оптические характеристики модельных аэрозолей атмосферы Земли. М .: ИПМ, 1989. 229 с.

91. Панченко М.В., Терпугова С.А., Полькин В.В. Эмпирическая модель оптических характеристик аэрозоля нижней тропосферы // Оптика атмосферы и океана. 1998. Т. 11, № 6. С. 615-624.

92. Розенберг Г.В., Горчаков Г.И., Георгиевский Ю.С., Любовцева Ю.С. Оптические параметры атмосферного аэрозоля // Физика атмосферы и проблемы климата. М.: Наука, 1980. С. 216-257.

93. Friedlander S.K. Smoke, Dust and Haze. New York: Wiley, 1977. 317 p.

94. Андронова A.B., Костина E.M., Минашкин B.M., Обвинцев Ю.И. Микрофизические свойства пылевого аэрозоля // Советско-американский эксперимент по изучению аридного аэрозоля. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 1992. С. 157-165.

95. Андронова A.B., Минашкин В.М., Иорданский М.А., Невский И.А., Яблоков М.Ю., Обвинцев Ю.И., Зудин Б.В., Иванов Ю.Н., Лебедев В.А., Чижикова Н.П. Исследование процесса солепылепереноса с вновь осушенных территорий. Экспериментальные исследования // Естественные и антропогенные аэрозоли. Санкт-Петербург: СПбГУ, 1998. С. 414-446.

96. Белан Б.Д., Кабанов Д.М., Панченко М.В., Сакерин С.М., Терпугова С.А., Толмачев Г.Н. Самолётное зондирование параметров атмосферы в пылевом эксперименте // Советско-американский эксперимент по изучению аридного аэрозоля. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 1992. С. 26-38.

97. Голицын Г.С., Андронова A.B., Виноградов Б.В., Гранберг И.Г., Кудерина Т.М., Пономарёв В.М. Вынос почвенных частиц в аридных регионов (Калмыкия, Приаралье) // Физика атмосферного аэрозоля. Труды конференции. M.: Диалог-МГУ, 1999. С. 127-138

98. Голицын Г.С. Комплексный советско-американский пылевой эксперимент // Советско-американский эксперимент по изучению аридного аэрозоля. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 1992. С. 3-5.

99. Голицын Г.С. Современные представления о природе пыльных бурь на Марсе // Вестник АН СССР. 1974. №1. С. 24 - 31.

100. Горчаков Г.И., Исаков A.A., Копейкин В.М., Шишков П.О. Лидарно-нефелометрическое зондирование аридного аэрозоля // Оптика атмосферы и океана. 1998. Т. 11, № 10. С. 1118-1123.

101. Исаков A.A., Свириденков М.А., Лукшин В.В. О микроструктуре аэрозоля пыльной мглы и городской дымки в Душанбе // Советско-американский эксперимент по изучению аридного аэрозоля. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 1992. С. 165-170.

102. Исаков A.A., Свириденков М.А., Лукшин В.В. Солнечный ореол пыльной мглы и городской дымки в Душанбе // Советско-американский эксперимент по изучению аридного аэрозоля. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 1992. С. 91-95.

103. Корниенко В.И., Копейкин В.М., Капустин В.Н. Исследование суточной изменчивости приземного аэрозоля в характерных районах Таджикистана // Советско-американский эксперимент по изучению аридного аэрозоля. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 1992. С. 174-180.

104. Фетт В. Атмосферная пыль. М.: Изд - во иностранной литературы, 1961. 336 с.

105. Шуляк Б.А. Физика волн на поверхности сыпучей среды и жидкости. М.: Наука, 1971.400 с.

106. Golitzyn G.S., Granberg I.G., Aloyan А.Е., Andronova A.V., Gorchakov G.I., Ponomarev V.M., Shishkov P.O. Study of emission and transport of dust

aerosol in Kalmykia Black Lands // J. Aeros. Sci. 1997. Vol. 28, Suppl. 1. P.S725-S726.

107. Granberg I.G., Golitsyn G.S., Andronova A.V., Gorchakov G.I., Dobryshman E.M., Ponomarev V.M., Shishkov P.O., Vinogradov B.V. Studies of the transfer of arid aerosol from Kalmykia Black Lands and its influence on environment. In: Proceedings of the NATO ARW on The Scientific, Environmental, and Political Issues of the Circum-Caspian Region, Moscow, Russia, 13-16 May 1996, edited by Dr. M.Glantz and Dr. I.S. Zonn. Kluwer, Netherlands, 1997. P. 145-153. 108.1shizuka M., Mikami. M., Leys J., Yamada Y., Heidenreich S., Shao Y., McTainsh G.H. Effects of soil -moisture and dried raindroplet crust on saltation and dust emission // J. Geophys. Res. 2008. V. 113, No D24. D24212.

109.1shizuka M., Mikami M., Yamada Y., Zeng F., Gao W. An observational study of soil moisture effects on wind erosion at a gobi site in the Taklimakan Desert//J. Geophys. Res. 2005. V. 110, No D18. D18S03.

110. Mikami M., Aoki Т., Ishizuka M., Yabuki S., Yamada Y., Gao W., Zeng F. Observation of Number Concentration of Desert Aerosols in the South of the Taklimakan Desert, China // J. Meteorol. Soc. Japan. 2005. V. 83A, No 1. P. 31-43.

111. Sinkler P.S. Vertical transport of desert particulates by dust devils and clear termals // Proceedings of atmosphere - surface exchange of particulates and gaseous pollutant. Richland. WA. Energy research and development center series. 1975. V. 38. P. 497-527.

112. Золотокрылин A.H. Климатическое опустынивание. M.: Наука, 2003. 247 с.

113. Вызова H.JI., Иванов В.Н., Гаргер Е.К. Турбулентность в пограничном слое атмосферы. JL: Гидрометеоиздат, 1989. 264 с.

114.Вульфсон А.Н. Развитие нестационарных конвективных струй в нейтрально стратифицированной атмосфере над точечными и

линейными источниками тепла и импульса // Изв. РАН, Физика атмосферы и океана, 2000, Т. 36, №5, С. 626-634.

115.Вульфсон Н.И. Исследование конвективных движений в свободной атмосфере. М.: Академия наук СССР. 1961. 522с.

Пб.Гледзер Е.Б., Гранберг И.Г., Чхетиани О.Г. Конвективные потоки аэрозоля вблизи поверхности почвы. Доклады АН. 2009 Т. 426, №3. С. 380-385.

117. Голицын Г.С., Гранберг И.Г., Алоян А.Е., Андронова A.B., Арутюнян В.О., Виноградов Б.В., Габунщина Э.Б., Горчаков Г.И., Добрышман Е.М., Пономарёв В.Н. Исследование термоконвективных выносов аридного аэрозоля в Черных Землях Калмыкии // Естественные и антропогенные аэрозоли. Санкт-Петербург: СПбГУ, 1998. С. 342.

118. Горчаков Г.И., Карпов A.B., Бунтов Д.В., Курбатов Г.А. Турбулентные потоки аэрозоля на опустыненных территориях // Международная конференция "Турбулентность, динамика атмосферы и климата". Тезисы докладов. М.: ИФА им. A.M. Обухова РАН, 2013. С. 19.

119. Горчаков Г.И., Карпов A.B., Курбатов Г.А. Турбулентные потоки субмикронного и грубодисперсного аэрозоля на опустыненной территории // XV Рабочая группа «Аэрозоли Сибири». Тезисы докладов. Томск: ИОА СО РАН, 2008. С. 31-32.

120. Матвеев JI.T. Основы общей метеорологии. Физика атмосферы. JL: Гидрометеоиздат. 1968. 876 с.

121. Монин A.C., Яглом A.M., Статистическая гидромеханика. Механика турбулентности. Часть 1. М.: Наука, 1963. 639 с.

122. Горчаков Г.И., Копейкин В.М., Исаков A.A., Тихонов A.B., Шукуров К.А. Исследование вариаций параметров аэрозоля в пограничном слое атмосферы // Физика атмосферного аэрозоля. Труды конференции. М.: Диалог-МГУ, 1999. С. 151-159.

123. Карпов A.B. Анализ данных синхронных измерений турбулентных пульсаций скорости ветра и флуктуаций концентраций субмикронного и

грубодисперсного аэрозоля на опустыненной территории // ХП международная конференция молодых ученых «Состав атмосферы. Атмосферное электричество. Климатические процессы». Тезисы докладов. Борок: ГО «Борок», 2008. С. 90.

124. Карпов A.B. Флуктуации дифференциальных счетных концентраций грубодисперсного аэрозоля на опустыненной территории // Аэрозоли Сибири XIV. Тезисы докладов. Томск: ИОА СО РАН, 2007. С. 25-26.

125. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Краткий курс математической статистики для технических приложений // М.: Физматгиз. 1959. 436 с.

126. Горчаков Г.И., Копров Б.М., Шукуров К.А. Вихревой вынос аридного субмикронного аэрозоля // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2003. Т. 39, № 5. С. 596-608.

127. Карпов A.B. Измерение скорости выноса аэрозоля с опустыненных территорий // VIII Международная конференция «Естественные и антропогенные аэрозоли». Тезисы докладов. Санкт - Петербург: СПбГУ. 2012. С. 51.

128. Зилитинкевич С.С. Динамика пограничного слоя атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 291 с.

129.Гаргер Е.К., Жуков Г.П., Седунов Ю.С. К оценке параметров ветрового подъёма радионуклидов в зоне Чернобыльской атомной электростанции // Метеорология и гидрология. 1990. № 1. С. 5-10.