на главную страницу
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт физики атмосферы им. А.М.Обухова Российской академии наук

  ГЛАВНАЯ  
НАВИГАЦИЯ
ПОИСК
Искать на портале:
 

СОДЕРЖАНИЕ
Лаборатория оптики и микрофизики аэрозоля

Основные направления исследований:

Атмосферный аэрозоль: свойства и процессы трансформации

1. Исследование тропосферного аэрозоля методом солнечно-небесной фотометрии:

- создана станция мониторинга оптических и микрофизических характеристик тропосферного аэрозоля Zvenigorod, включенная в глобальную сеть станций AERONET, на Звенигородской научной станции ИФА им. А.М. Обухова РАН;


Фотометр CIMEL сети AERONET на ЗНС.


Распределение объемов частиц тропосферного аэрозоля по размерам над ЗНС в задымленной атмосфере (1-10 августа 2010) и в типичной дымке (14.05.2010)
- создан комплекс алгоритмов и программ (совместно с ИОА СО РАН) для восстановления микрофизических параметров тропосферного аэрозоля по данным солнечно-небесной фотометрии;

- выполнено исследование возможностей восстановления микрофизических параметров аэрозоля по данным измерений в солнечном вертикале;

- выполнено сопоставление вариаций оптических характеристик тропосферного аэрозоля на ЗНС ИФА и в Москве (совместно с МГУ) по данным солнечно-небесной фотометрии;

- летом 2010 г. на ЗНС ИФА методом солнечно-небесной фотометрии определены оптические и микрофизические характеристики дымового аэрозоля в тропосфере во время крупномасштабных пожаров на европейской территории России.

2. Спектрополяриметрические и нефелометрические исследования аэрозоля в приземном слое атмосферы:

- выполнены многолетние регулярные измерения оптических и микрофизических характеристик приземного аэрозоля в России и Китае, в том числе, в Москве и Пекине;

- Восстановлены распределения частиц по размерам в субмикронном диапазоне (тонкодисперсная фракция);

- по данным нефелометрических измерений получен ряд, характеризующий изменчивость массовой концентрации субмикронного аэрозоля на ЗНС ИФА в течение 25 лет.



Средние распределения объемов частиц субмикронного аэрозоля по размерам в Пекине и фоновом районе Китая в сравнении с типичными распределениями в Москве и на ЗНС ИФА.


3. Исследование выноса аэрозоля с опустыненных территорий:

- созданы аппаратурные комплексы для измерения вертикальных турбулентных потоков аэрозоля корреляционным и градиентным методами;

- выполнены измерения вертикальных турбулентных потоков субмикронного и грубодисперсного аэрозоля на опустыненных территориях в Астраханской обл. и Калмыкии;

- определены скорости выноса аэрозоля, генерируемого на подстилающей поверхности под воздействием ветропесчаного потока;

- выполнено сопоставление корреляционного и градиентного методов измерения вертикальных потоков аэрозоля на опустыненных территориях.



Скорость выноса аэрозоля (нормированный турбулентный поток) с песчаной территории в Астраханской области (26.09.2013).


Аэрозоль и климат

1. Оценка радиационных эффектов дымового аэрозоля при крупномасштабных лесных и лесо-торфяных пожарах:

- по данным аэрокосмического мониторинга и данным AERONET определен аэрозольный радиационный форсинг на верхней и нижней границах атмосферы при крупномасштабных задымлениях европейской территории России в 2010 г. и Сибири в 2012 г. (совместно с ЛГПА);

- получены оценки радиационного нагрева задымленного слоя атмосферы при крупномасштабных пожарах;

- по данным AERONET проанализированы вариации спектров поглощения дымового аэрозоля в бореальных лесах России и Канады; наряду со степенными спектрами в диапазоне длин волн от 440 до 1020 обнаружены экспоненциальные спектры;



Радиационный аэрозольный форсинг на верхней (R1) и нижней (R2) границах атмосферы в период интенсивного задымления (5-9.08.2010) атмосферы на европейской части территории России.


2. Выполнены длительные регулярные измерения концентрации черного углерода (сажа), который в основном определяет поглощение аэрозоля в видимой и ближней инфракрасной областях спектра:

- по данным многолетних регулярных измерений прослежено постепенное снижение концентрации сажевого аэрозоля в Москве с 4-6.5 мкг/м3 в 1989 – 91 гг. до 2-2.5 мкг/м3 в 2014 – 15 гг.;

- по данным многолетних измерений в осенние сезоны в Пекине выявлено уменьшение концентрации сажевого аэрозоля с 20-25 мкг/м3 в 1996 – 97 гг. до 5-6 мкг/м3 в 2014 – 15 гг.;

- по данным нескольких рейсов НИС получены оценки (совместно с ИО РАН) пространственно-временной изменчивости концентрации сажевого аэрозоля в приводном слое морей Арктики;

- получены меридиональные разрезы от Балтики до Антарктиды концентрации сажевого аэрозоля (совместно с ИО РАН) в приводном слое атмосферы.



Долговременные изменения среднегодовой концентрации сажевого углерода в Москве


Долговременные изменения среднегодовой концентрации сажевого углерода в Пекине


3. Моделирование пространственного распределения содержания сажевого аэрозоля в атмосфере:

- получено распределение сажевого аэрозоля от антропогенных источников на северных территориях России;

- показано, что вклад дымов крупномасштабных пожаров в загрязнении северных территорий России сопоставим с вкладом антропогенных источников.

4. Оценка поглощательной способности коричневого углерода:

- показано, что поглощающее коротковолновое солнечное излучение (в частности, вблизи длины волны 440 нм) органические вещества, находящиеся в частицах аэрозоля, заметно влияют на спектры поглощения дымового аэрозоля;

- коричневый углерод обнаружен также в смогах мегаполисов.

Исследование процессов опустынивания

1. Исследование механизма сальтации как основного процесса, формирующего ветропесчаный поток:

- создан автоматизированный аппаратурный комплекс для измерения характеристик ветропесчаного потока на опустыненных территориях;

- создана передвижная автомобильная лаборатория на базе автомобиля ГАЗ 66.



Автомобильная лаборатория на опустыненной территории в Астраханской обл. (заказник "Пески Берли")


- с помощью четырехканального фотоэлектрического счетчика выполнены измерения функции распределения сальтирующих песчинок по размерам и флуктуаций концентрации сальтирующих песчинок;



Четырехканальный счетчик сальтирующих песчинок


- по данным скоростной видеосъемки построен вертикальный профиль концентрации сальтирующих песчинок и восстановлены траектории сальтирующих песчинок;



Вертикальный профиль концентрации сальтирующих песчинок по данным скоростной видеосъемки на опустыненной территории, 16.08.2009, Астраханская обл.


- обнаружено явление квазипериодической сальтации в ветропесчаном потоке на подстилающей поверхности, обусловленной взаимодействием ветра с мелкомасштабными волновыми неоднородностями песчаной подстилающей поверхности; методами спектрального и вейвлетного анализа выявлены цуги квазипериодической изменчивости концентрации сальтирующих песчинок длительностью до 8 – 9 периодов;



Квазипериодическая изменчивость концентрации сальтирующих песчинок. Флуктуации концентрации (1) и выявленный с помощью спектрального анализа и вейвлетной фильтрации один из цугов ее квазипериодической изменчивости (2)


- по данным скоростной видеосъемки с большим оптическим увеличением обнаружены квазигоризонтальные траектории в нижнем миллиметровом слое ветропесчаного потока.

2. Исследование динамики сальтирующих песчинок:

- разработаны модели переноса сальтирующих песчинок с учетом аэродинамической силы, силы тяжести, силы Магнуса, электрической силы, силы Сэфмана и подъемной силы;

- решены обратные задачи динамики сальтирующих песчинок для различных типов траекторий сальтирующих песчинок;

- получены оценки коэффициента скольжения сальтирующих песчинок в отдельных слоях ветропесчаного потока.

3. Исследование электрических процессов в ветропесчаном потоке:

- выполнены измерения электрических токов сальтации в ветропесчаном потоке на опустыненных территориях;

- разработана методика определения удельного заряда сальтирующих песчинок;

- впервые получена эмпирическая функция распределения удельного заряда сальтирующих песчинок в ветропесчаном потоке на опустыненной территории.



Эмпирическая функция распределения удельного заряда сальтирующих песчинок по данным измерений на опустыненной территории Калмыкии


Исследование загрязнения окружающей среды

1. Исследование аэрозольного загрязнения Российской Арктики:br/>- изучена долгопериодная изменчивость процессов переноса воздушных масс в Арктику;br/>- выявлены основные источники загрязнения различных регионов Арктики тяжелыми металлами;br/>- оценены уровни загрязнения регионов Российской Арктики тяжелыми металлами.br/>br/>2. Исследование загрязнения окружающей среды северных заповедных территорий России с целью анализа антропогенного воздействия на экосистемы:br/>- выявлены основные источники поступления тяжелых металлов через атмосферу на северные заповедные территории (промышленность Кольского полуострова и Норильска, а также в зимнее время – южного Урала);br/>- рассчитаны уровни загрязнения атмосферы тяжелыми металлами на заповедных территориях;br/>- оценены потоки тяжелых металлов на подстилающую поверхность заповедных территорий.br/>


Среднегодовые концентрации антропогенных ТМ в воздухе разных районов севера ЕТР: Кольский п-ов, Архангельская обл. (центр и юго-восток), Ненецкий заповедник, Земля Франца Иосифа.


3. Исследование процессов загрязнения северных морей (Белое, Баренцево, Карское, Лаптевых):

- определены потоки тяжелых металлов на поверхность арктических морей;

- получены оценки загрязнений тяжелыми металлами акваторий арктических морей, обусловленных стоком сибирских рек;

- показано, что вклад поступающих в арктические моря тяжелых металлов через атмосферу сопоставим с вкладом речного стока.



Сравнение потоков ТМ, поступающих в воды Белого, Печорского, Карского морей и моря Лаптевых через атмосферу (Атм), а также с речными водами. Для атмосферного канала указаны источники ТМ – Кольский п-ов (К) и/или Норильск (Н).


Сравнение масштабов годовых потоков ТМ (в 1990-х годах) от Урала и Норильска через атмосферу на площади водосбора рек Обь, Енисей, Лена с суммарным речным стоком ТМ в океан.


4. Исследование загрязнения атмосферы мегаполисов:

- получены оценки соотношения концентраций угарного газа и аэрозоля в задымленной атмосфере и изучен недельный цикл суточного хода концентрации угарного газа в приземном и пограничных слоях атмосферы Москвы;

- выполнено исследование эволюции аэрозольного загрязнения Пекина, получены оценки трендов концентраций субмикронного и сажевого аэрозоля за 25-летний период;

- изучены вариации массовой концентрации аэрозоля, включая массовые концентрации аэрозоля с размерами частиц меньше 10 мкм (РМ10) и 2.5 мкм (РМ2.5), субмикронного и сажевого аэрозоля, в том числе, при крупномасштабных задымлениях атмосферы;

- в широком диапазоне временных масштабов изучены вариации концентрации субмикронного аэрозоля в Подмосковье.

Исследование влияния солнечных затмений на термический и радиационный режим пограничного слоя атмосферы

- выполнены экспедиционные исследования вариаций параметров аэрозоля и характеристик пограничного слоя атмосферы (совместно с ЦАО) во время полных солнечных затмений 2006 (в г. Кисловодск) и 2008 (в г. Новосибирск) гг.;

- получены количественные оценки влияния солнечных затмений на термическую стратификацию пограничного слоя атмосферы.
АВТОРИЗАЦИЯ
УПОМИНАНИЯ В СМИ
Все упоминания в СМИ
НОВОСТИ В МИРЕ
© ИФА РАН 2008-2019 главная | назад | вверх | печать