Поиск публикаций  |  Научные конференции и семинары  |  Новости науки  |  Научная сеть
Новости науки - Комментарии ученых и экспертов, мнения, научные блоги
Реклама на проекте

Сверху виднее. Изменения климата отслеживает самолет-лаборатория

Saturday, 09 April, 17:04, poisknews.ru
Дискуссии о потеплении и декарбонизации сегодня идут повсеместно. Но лучше, когда суждения основываются на научном подходе и результатах многолетних наблюдений. За вредными выбросами, парниковыми газами и параметрами состояния воздуха в Сибири специалисты Института оптики атмосферы им. В.Е.Зуева Сибирского отделения Российской академии наук (ИОА СО РАН) следят уже несколько десятилетий. Данными этого мониторинга подтверждаются тревожные заявления климатологов: так, с 2005 года минимальная (летняя) концентрация углекислого газа над бореальными лесами Западной Сибири начала расти, причем со скоростью, превышающей средний мировой тренд. Зафиксировать это сотрудникам томского института позволяет уникальная приборная база: сеть специально оснащенных многоуровневых радиорелейных мачт, обсерватория «Фоновая» и, наконец, единственный в России самолет-лаборатория Ту-134 «Оптик». Неудивительно, что научным руководителем созданного в 2021 году в Томской области карбонового полигона стал директор ИОА СО РАН доктор физико-математических наук Игорь ПТАШНИК: – Практически все наши исследования мы ведем в кооперации с российскими и зарубежными коллегами. И карбоновый полигон Томской области – интеграционный проект. Объединив усилия сотрудников Томского государственного университета, Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН (ИМКЭС СО РАН), Института химии нефти СО РАН, Института торфа СО РАН и нашего института, мы сможем не только количественно оценивать выбросы углерода в атмосферу, но и понять, как стимулировать поглощение СО2 сибирскими экосистемами – лесами, болотами. – Какие направления вашего института вы считаете уникальными и наиболее актуальными? – Научные подразделения института структурно объединены в четыре группы: Отделение радиационных составляющих климата, Отделение распространения оптических волн, Отделение спектроскопии атмосферы, Отделение лазерного зондирования. Уникальные достижения и разработки есть у каждой группы. Например, наши теоретики-спектроскописты известны во всем мире: исследуя процессы молекулярного поглощения света газами, они регулярно пополняют международную базу данными о характеризующих поглощение параметрах спектральных линий. Эту базу мировое научное сообщество активно использует для решения задач физики и химии атмосферы, климатологии, экологии, медицины, астрофизики. Спектроскописты-экспериментаторы создали и совершенствуют одну из наших уникальных установок – единственную в мире 30-метровую многоходовую нагреваемую кювету. Она используется для исследований процессов поглощения света в газовых смесях. Специалисты в области распространения оптических волн разработали теоретическую модель взаимодействия фемтосекундных лазерных импульсов с атмосферной средой и проверили ее в экспериментах. В отделении функционирует Центр приема и тематической обработки спутниковой информации, проводится автоматизированная интерпретация данных аэрокосмического зондирования атмосферы и земной поверхности. В Отделении лазерного зондирования создаются различные типы лидаров – приборов, которые посылают в атмосферу лазерные импульсы и по рассеянному в обратном направлении излучению определяют параметры воздуха и характеристики аэрозоля; разработан и функционирует уникальный экспериментальный комплекс «Сибирская лидарная станция», его главный приемный телескоп оборудован зеркалом диаметром 2,2 метра. Успешно решают наши специалисты и «земные» задачи. Например, коллектив ученых трех институтов Сибирского отделения РАН разработал уникальный метод и создал лидарную систему дистанционного обнаружения следов взрывчатых веществ сверхнизких концентраций. Даже если после контакта со взрывчаткой злоумышленник 100 раз прикоснулся к другим предметам, наш прибор его «учует» на расстоянии в несколько метров не хуже собачьего носа. Очень востребованы результаты Отделения радиационных составляющих климата. У нас есть свой БАК – Большая аэрозольная камера объемом 2000 м3 для моделирования аэрозольных сред в контролируемых условиях. Сеть многоуровневых вышек, оборудованная с помощью коллег из японского Института исследований окружающей среды, отвечает всем требованиям Всемирной метеорологической организации. Размещена эта сеть в Сибири – одной из крупнейших климатообразующих зон планеты. А строить вертикальные профили концентраций парниковых газов, измерять многие другие параметры атмосферы Сибири и российской Арктики позволяют полеты самолета-лаборатории Ту-134 «Оптик». foto-1-scaled.jpg– Расскажите, пожалуйста, о недавних экспедициях летающей лаборатории, в частности, в Арктике. Что оказалось неожиданным? – Действительно, в самый разгар пандемии институту удалось организовать уникальную арктическую экспедицию: осенью 2020 года самолет «Оптик» пролетел над всеми пятью морями российского сектора Арктики и над Беринговым морем. Известно, что потепление в Арктике идет быстрее, чем в других регионах Земли, поэтому климатические изменения здесь ученые рассматривают в качестве индикаторов глобальных процессов. Подобных экспедиций не было даже во времена СССР. Это интеграционный проект, в реализации которого участвовали и представители Института химической кинетики и горения СО РАН и ГНЦ ВБ «Вектор». В итоге построены высотные профили концентраций атмосферных газов, включая парниковые, изучен состав аэрозолей, измерены метео­параметры атмосферы над всеми шестью морями – от приводного слоя до высот 8-9 километров. Отдельные данные, полученные в экспедиции, еще обрабатываются, но уже установлено повышенное содержание метана в приводном слое атмосферы над всеми морями, и это – очень интересный научный результат. Ученые пока не пришли к единому мнению о причинах явления: разложение газогидратов на дне Арктического шельфа в связи с глобальным потеплением, так называемая «метановая бомба», или естественный нагрев снизу через трещины в земной коре и термокарст. С житейской точки зрения поразило ужасное состояние аэропортов, да и всей инфраструктуры в российской Арктике. В 2022 году Россия председательствует в Арк­тическом совете, что вселяет надежду на выделение средств для поддержки инфраструктуры полярной зоны. – Содержание уникального оборудования требует значительных средств. Вам это удается? – Сохранение и обновление приборной базы – предмет постоянной заботы дирекции и ученых института. Сюда идут средства и от хоздоговоров, и от международных контрактов, и от грантов. Не обходится без проблем: например, два года наш институт получал средства в рамках Программы обновления приборной базы Минобрнауки России. А в минувшем году мы выиграли отдельный конкурс на поддержку Центра коллективного пользования. Но в итоге Институт больше потерял, чем приобрел: мы лишились более значительных субсидий на обновление приборной базы. Имеющееся научное оборудование требует значительных вложений. Например, час полета самолета-лаборатории стоит 400 тысяч рублей. Причем полетный сертификат у «заслуженного» Ту-134 уже закончился. Нужен новый самолет. Стоимость борта вместе с новым оборудованием – 6 миллиардов рублей. И поскольку в атмосферных исследованиях, изучении климата, решении экологических задач задействовано несколько институтов, самолет может быть выделен, например, Сибирскому отделению РАН. Сотрудничество в сфере изучения климата помогло нам: в 2021 году ИОА СО РАН вместе с Институтом физики атмосферы РАН, Институтом океанологии РАН и ИМКЭС СО РАН выиграл серьезный грант Минобрнауки – 100 миллионов рублей ежегодно – на реализацию научного проекта мирового уровня. Основная цель трехлетней работы – исследование антропогенных и естественных факторов изменений состава воздуха и объектов окружающей среды в Сибири и Российском секторе Арктики с использованием уникальной научной установки «Самолет-лаборатория Ту-134 “Оптик”». Наблюдать будем не только с борта самолета, запланированы морские экспедиции, измерения на Васюганских болотах, численное моделирование для определения тенденций изменения распространения парниковых газов, создание методик фильтрации спутниковых данных. Такой комплексный подход – редкость даже в мировой практике. В рамках проекта попытаемся найти решение и уже упомянутой проблемы метана в приводном слое арктических морей. – А какова область ваших личных научных интересов? Вспомните наиболее интересные исследования. – На протяжении двадцати лет я занимаюсь фундаментальными и экспериментальными исследованиями водяного пара – самого сильного парникового газа в атмосфере Земли. Этот газ не антропогенного происхождения, но специалисты знают: поглощение излучения водяным паром приводит к кратному увеличению температуры поверхности Земли, вызванному любым другим фактором. Например, удвоение содержания углекислого газа в атмосфере приведет к нагреву нижнего слоя атмосферы на 1,2 градуса, но из-за воздействия водяного пара реальное потепление составит уже около 3 градусов. Один из весьма интересных аспектов с точки зрения фундаментальной физики атмосферы – это так называемое континуальное поглощение излучения водяным паром. В 2011 году мы доказали экспериментально, что это поглощение в окнах прозрачности атмосферы при повышении температуры может значительно, в разы, превышать значения, предсказываемые моделью ­MT_CKD, которая сегодня является общепринятой для климатических расчетов. Континуальное поглощение открыто более 100 лет назад, и уже полвека идет дискуссия о том, чем оно вызвано: дальними крыльями линий мономера воды или димерами (двумя молекулами, объединенными слабой водородной связью). Мне вместе с коллегами из России и Великобритании удалось способствовать решению этой проблемы. Мы доказали значительную роль димеров воды в возникновении такого поглощения. Кроме того, построили простую модель этого поглощения на основе имеющихся квантово-химических расчетов и полученного нами широкого массива экспериментальных данных. Причем одно время мы считали, что первыми провели такие эксперименты. Но несколько лет спустя на конференции в ИОА СО РАН я увидел на одном из постеров пики континуального поглощения, которые в точности соответствовали предсказаниям современных квантово-химических расчетов. В стендовом докладе американский ученый Д.Берч представил результаты эксперимента 1985 года, в котором он, измеряя спектр водяного пара, зафиксировал эти пики в определенном спектральном диапазоне. Что самое интересное, Берч не знал тогда, что полученные им пики – спектральные «отпечатки» димеров воды. Наверное, это был один из самых ярких моментов в моей научной карьере. После этого я написал статью «Димеры воды – «неизвестный» эксперимент». Ярким был и цикл экспериментов по измерению спектров континуального поглощения водяного пара в уникальной лаборатории имени Резерфорда (Великобритания). Помню, обрабатывая экспериментальные данные, я заметил, что результаты измерений, которые выполнял один из английских коллег, содержат систематическую ошибку. Понять, в чем дело, удалось, только попросив его продемонстрировать процесс измерения. Оказалось, что на одном из этапов, чтобы дотянуться со стремянки до вакуумного крана, он опирался ногой на оптический стол с многоходовой кюветой (очень чувствительный к вибрации оптический инструмент). Поскольку наш коллега был невысокого роста, но приличного веса, это и являлось причиной систематических погрешностей. Так что даже пресловутые «английские ученые» могут иногда допускать промахи, как и любые другие исследователи. Беседовала Ольга КОЛЕСОВА Фото предоставлено ИОА СО РАН The post Сверху виднее. Изменения климата отслеживает самолет-лаборатория appeared first on Поиск - новости науки и техники.
Читать полную новость с источника 

Комментарии (0)