Научный архив: статьи

На фоне ускоряющихся геоэкологических изменений акватории Азовского моря, воздействующих на прибрежные экосистемы, изучение факторов, влияющих на жизнеспособность и пространственно-временную организацию инвазивных видов, приобретает особую актуальность. В представленной работе проведен комплексный анализ влияния трех ключевых абиотических факторов: солености, температуры и кислородного режима - на размерный ряд и биомассу инвазивного двустворчатого моллюска Anadara kagoshimensis (Tokunaga, 1906) в Азовском море. Обсуждаются механизмы осморегуляции и гипоксической толерантности A. kagoshimensis, а также сезонные и климатические модификации абиотических условий. Исследование сочетает полевые наблюдения с элементами статистического анализа, что позволяет не только выявить корреляционные зависимости, но и наметить возможные физиологические механизмы адаптации вида к изменяющимся условиям среды. При использовании данных гидробиологических съемок за 2022-2024 гг., авторами было установлено, что повышение солености является ключевым фактором, оказывающим наиболее выраженное влияние на рост, развитие и накопление биомассы вида. Особое внимание уделено адаптации вида к условиям Азовского моря, включая устойчивость к низкому содержанию кислорода и репродуктивный успех. Результаты подчеркивают комплексное взаимодействие экологических факторов, определяющих размерный ряд Anadara kagoshimensis, и имеют значение для прогнозирования динамики популяции этого инвазивного вида в условиях изменяющейся экосистемы.

Изучение водородсодержащих соединений ископаемых углей является актуальной задачей при разработке газоносных пластов, определении качественных характеристик пород. Использование методов спектроскопии ядерного магнитного резонанса в сочетании с термическим воздействием на образцы перспективно для решения этих задач. Целью работы является оценка эффективности методов спектроскопии ядерного магнитного резонанса для исследования изменения водородсодержащих компонентов углей при тепловом воздействии. Методы исследования включают изучение найденных в литературных источниках результатов спектроскопии ядерного магнитного резонанса, которые были получены при тепловом воздействии на угольные образцы, обобщение результатов и определение закономерностей изменения водородсодержащих соединений в процессе теплового воздействия. Установлено, что применение спектрометров ядерного магнитного резонанса низкого разрешения в сочетании с непрерывным изменением температуры в процессе эксперимента дает возможность определять температурные интервалы фазовых переходов флюида в углях, подвижность водорода, динамику выхода летучих при термическом разрушении пород. Использование методов спектроскопии ядерного магнитного резонанса как средства мониторинга углей при тепловом воздействии эффективно и позволяет оценивать изменение водородсодержаших соединений. Вместе с тем в современных источниках приведено мало результатов изучения углей методами спектроскопии ядерного магнитного резонанса при внешних физических воздействиях. Необходимо развивать это направление, уделить особое внимание работе с насыщенными метаном образцами, что позволит прогнозировать результаты полевых работ при разработке газоносных пластов. Работа выполнена в рамках деятельности Молодежной лаборатории исследования электромагнитных свойств угля и горных пород Института физики горных процессов.

В данной статье представлена содержательная постановка задачи математического моделирования оптимального управления нагревом «термически тонких» и «термически массивных» тел в печи, обеспечивающего минимум по критерию расхода топлива. Рассматривается задача нагрева термически «тонкого тела», позволяющая при заданных условиях конвективного теплообмена в печи, времени нагрева и вида топлива выбирать такой температурный режим, при котором заданная конечная температура достигается при минимальном расходе топлива. Рассмотренные модели распространяются на камерные печи с учетом рассредоточенного подвода топлива и отвода дыма. Установлено, что при возрастании мощности печи оптимальное время нагрева уменьшается и скоростной нагрев «термически тонких» тел наиболее выгоден при большой удельной мощности холостого хода печей, например секционных. Обнаружено, что при отсутствии ограничений оптимальная температура газов достигается при постоянной тепловой мощности, а затем нагрев осуществляется при предельно допустимой температуре газов. Представлена вычислительная методика и процедура расчета нагрева «термически массивных» тел, состоящая из двух периодов: нагрева при оптимальной постоянной тепловой мощности до момента достижения заданной конечной среднеобъемной температуры с выдержкой при постоянном теплосодержании, с учетом удельного расхода топлива, что является современным инструментом для цифровизации расчета энергоемкого процесса нагрева рудного материала на предприятиях горнообогатительного комплекса промышленности. Представлены численные процедуры по определению оптимальной тепловой мощности в регенеративных и рекуперативных нагревательных колодцах с учетом веса исследуемых образцов, применяемого топлива и мощности холостого хода. Анализ представленных вычислительных процедур использования топлива позволяет выявить новые подходы к исследованию закономерностей между характеристиками нагрева рудного сырья, которые могут быть полезными при конструировании печей, нормировании расхода топлива и совершенствовании систем управления теплотехнологическим оборудованием. Они позволят оценить потенциальный резерв экономии топлива в направлении изменения режима работы печи в сторону оптимизации. Работа выполнена в рамках государственного задания, проект № FSWF-2023-0012.

Введение. Рассматривается вопрос формирования «острова тепла», отличающегося активной термо- и аэродинамической характеристикой в воздушной зоне городского приземного слоя атмосферы «острова тепла». Изучение теплового режима города, опирающееся на местные климатические и экологические данные, является наиболее актуальной задачей в вопросе формирования и трансформации городского «острова тепла». Условия комфортного пребывания человека в городах, расположенных в южных широтах, неразрывно связаны с радиационным воздействием под влиянием солнечной радиации, которое усугубляется влиянием «острова тепла». Составление модели трансформационных изменений воздушного купола «острова тепла», а также зависимость трансформации над различными видами морфотипов деятельной поверхности городской инфраструктуры - основная задача исследования.

Методы и материалы. На основе обобщения ряда результатов метеорологических, климатических, микроклиматических и теплофизических исследований разработан программный комплекс для изучения процесса формирования и трансформации «острова тепла». Использованы данные в виде спутниковых снимков с космического аппарата Landsat-8 с сенсором TIRS.

Результаты. Анализ результатов теоретических исследований и расчетов формирования и трансформации тепловой оболочки городской территории при помощи компьютерного моделирования показал зависимость качественных и количественных термодинамических и аэродинамических характеристик «острова тепла» и коэффициента турбулентности. Установлено, что коэффициент турбулентности напрямую влияет на трансформацию купола «острова тепла» в направлении перемещения основного потока ветра. При этом чем больше коэффициент, тем динамичнее трансформация купола по длине X и по высоте Z.

Выводы. Разработанная методика качественной и количественной оценки тепло-ветрового режима модели городского «острова тепла» и его трансформации позволяет предварительно прогнозировать и производить оценку температурного поля тепловой воздушной оболочки городской среды. Составлена модель трансформационных изменений воздушного купола «острова тепла» с разнообразными морфотипами деятельной поверхности городской инфраструктуры.

В работе представлены методические аспекты спектрально-энергетических и температурных калибровок оптико-электронной аппаратуры дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) инфракрасного диапазона. Приведены основные принципы действия инфракрасных радиометров, систематизированы термины и понятия, используемые при определении температуры объектов средствами ДЗЗ из космоса. Представлены особенности и методы дистанционного измерения температуры объектов и ее производных величин с помощью оптико-электронной аппаратуры ДЗЗ в диапазоне длин волн Δ λ = 3-14 мкм. Рассмотрены основные предельные требования к радиометру, такие как вид спектральной характеристики, линейность характеристики преобразования, шумовые характеристики, стабильность измерительных характеристик, прослеживаемость радиометрических измерений к эталонам. По каждому представленному параметру приводятся соответствующие источники литературы. Представленные авторами принципы и методы дистанционного определения температуры объектов описывают радиометрические характеристики и не затрагивают вопросов формирования изображения и его геометрических параметров.

Представлены результаты мониторинга метеорологических условий средней части бассейна реки Варзоб ущелье Гушары. Показано, что за период 1946 - 2021 гг атмосферные осадки сохраняют почти постоянное значение и среднегодовая температура характеризуется возрастающим трендом. Сезонное распределение температуры и атмосферных осадков в ущелье Гушары бассейна реки Варзоб, характеризуется тем, что максимальное значение осадков соответствует весеннему сезону при максимальных значениях температуры в летный сезон. Установлено, что среднемноголетняя температура в летний сезон в ущелье Гушары не превышает 25оС, что связано с предохранением высокими горными хребтами ущелья от проникновения воздушных масс. Исследованием и сравнением значений эвапотранспирации в ущелье за 1950 и 2021 годы показано, что за более семидесятилетний период существенных изменений в эвапотранспирации не происходило.

Представлены результаты анализа проявления засухи в районе Файзабад на основе расчетов стандартизированного индекса осадков и эвапотранспирации (SPEI). Установлено, что в появление засухи даже на длительный период не наблюдается определенная закономерность. Сопоставлением количества и продолжительности засух в Файзабадском районе с климатическими характеристиками Файзабадского района установлена тесная зависимость засухи от среднегодовых значений температуры и атмосферных осадков.

Панорамная визуализация потока или теплоотдачи на поверхностных моделях является эффективным и информативным методом исследования направления в пограничном слое. Вследствие развития цифровых и технических возможностей научные исследования все более основаны на анализе больших данных с помощью искусственного интеллекта (ИИ). Насколько оправдано применение тех или иных методов ИИ в каждой конкретной задаче, пока открытый вопрос. Цель работы - обзор результатов применения нейронных сетей (НС) и машинного обучения для решения задач диагностики течений с помощью ЖК. А именно, для измерения полей температуры, тепловых потоков и векторов касательного напряжения внешнего трения. Кроме этого, актуальными задачами являются измерение физической характеристики ЖК и получение новых ЖК-смесей. Обсуждаются возможности и ограничения, области применения и перспективы нейросетевого подключения. А также программные средства для его реализации. Анализ литературных данных показал, что применение НС и глубокого машинного обучения для аппроксимации калибровочных зависимостей температуры и касательного напряжения от многофакторного оптического отклика ЖК позволяет получить точность, сравнимую с пределом контрольной выборки.

Целью работы является изучение климатических условий верховьев р. Кафирниган, определение вклада территорий разных высот над уровнем моря бассейна р. Кафирниган в формирование стока реки и корреляционных зависимостей метеорологических параметров верховьев реки и прибрежных к Нурекскому водохранилищу районов по выявлению влияния водохранилища на климатические характеристики. Были использованы данные метеорологических станций Бустонабад в верховьях р. Кафирниган и метеорологических станций Файзабад, Дангара и Яван, расположенных в прибрежных к Нурекскому водохранилищу районах Файзабад, Дангара и Яван. Из-за отсутствия метеорологической станции, приуроченной непосредственно к мониторингу метеорологических характеристик верховьев р. Кафирниган, проводились корреляционные зависимости данных расположенной на границе бассейна реки метеостанции Бустонабад. Предполагая влияние Нурекского водохранилища с объемом воды 10,5 км3 на климатические характеристики верховьев р. Кафирниган и прибрежных районов, проводилось изучение корреляций температур и атмосферных осадков между данными метеостанций Бустонабад и прибрежных к водохранилищу районов Файзабада, Дангары и Явана.

Приведены результаты многолетних исследований изменения углов обзора и параметров атмосферы в средних широтах (район Новосибирска). Выполнен анализ отклика атмосферы на форбуш-понижения галактических лучей (КЛ) и солнечных протонных событий. Для анализа привлечено 181 форбуш-понижение и 18 наземных древних солнечных лучей наблюдения (Ground Level Enhancement, GLE) за 1967-2019 гг. Этот эффект рассматривается в зависимости от сезона года. Эффект увеличения давления во время форбуш-понижения более выражен в осенне-зимний период, однако имеет место и в теплое время года. Для среднемасштабных наблюдений также наблюдается тенденция роста давления после GLE. На фронте форбуш-понижения при спаде частоты КЛ с ростом атмосферного давления наблюдается рост среднемассовой и приземной температуры. На этапе восстановления после форбуш-понижения происходит снижение среднемассовой и приземной температуры. Предполагается, что наблюдения за изменениями атмосферных факторов влияют на скорость ионизации, что, в свою очередь, обусловливает изменения прозрачности атмосферы и облачности.

Представлен обзор основных результатов исследования долговременных вариаций характеристик верхней нейтральной атмосферы и ионосферы, полученных в ходе выполнения Проекта РНФ № 22-17-00146 «Экспериментальное и теоретическое исследование взаимодействия нейтральной и ионизованной компонент атмосферы Земли». Проанализированы долговременные вариации максимума электронной концентрации NmF2 и температуры области мезопаузы Tm, их зависимости от солнечной, геомагнитной и атмосферной активности, а также долговременные тренды. Для анализа использованы данные многолетних измерений на комплексе инструментов ИСЗФ СО РАН. Данные NmF2 за 1955-1996 гг. получены на Иркутской аналоговой автоматической ионосферной станции, за 2003-2021 гг. - на Иркутском цифровом ионозонде DPS-4; данные Tm - по спектрометрическим наблюдениям эмиссии молекулы гидроксила (полоса ОН (6-2), 834.0 нм, высота максимума излучения ~87 км) в 2008-2020 гг. К анализу привлечены данные об индексах солнечной и геомагнитной активности F 10.7 и Ар, а также данные о вариациях индекса Южной осцилляции (SOI). Использованы методы простой и множественной линейной регрессии. Обнаружено, что среднегодовые значения NmF2 преимущественно контролируются изменениями солнечного потока. Анализ регрессионных остатков показал, что наибольшие отклонения от регрессии (как для простой, так и для множественной регрессии) наблюдаются в годы вблизи максимумов солнечных циклов 19 (1956-1959 гг.) и 22 (1989-1991 гг.). Вариации среднегодовых значений изменчивости температуры области мезопаузы коррелируют с SOI: межсуточная изменчивость демонстрирует положительную корреляцию с SOI, внутрисуточная - отрицательную. Значимая связь между межгодовыми вариациями NmF2 и Tm не обнаружена.

В статье предложена модель равновесия кварца и расплава с учетом таких параметров системы, как химический состав, водонасыщенность и литостатическое давление. Модель построена на основе эмпирического уравнения, описывающего псевдоликвидусную поверхность, и откалибрована по представительной выборке экспериментов. Полученное уравнение для расчета температуры имеет вид:

где Al, Ti, Fetot, Mg, Ca, Na, K – атомные доли катионов, XH2O – водонасыщенность расплава при заданных температуре и давлении, P – давление в ГПа.

Полученная модель удовлетворительно описывает равновесие кварца и расплава как в простых, так и в сложных природных системах в широком диапазоне давлений и температур. С осторожностью следует проводить оценки в системах, содержащих такие компоненты, как фтор и хлор, так как они не учитывались при калибровке уравнения. Для удобного проведения расчетов к статье прилагается приложение с расчетами для свободного использования петрологами и минералогами.