Высокогорная Обсерватория физики атмосферных процессов КРСУ и ФГБУ НПО «Тайфун»

Подробности

Высокогорная Обсерватория физики атмосферных процессов КРСУ и ФГБУ НПО «Тайфун» (ВГО ФАП КРСУ и НПО «Тайфун») – один из институтов Киргизско-Российского Славянского университета. Расположена в г. Бишкек.

Общие сведения

Основными направлениями научной деятельности ВГО ФАП являются совместные с ФГБУ НПО «Тайфун» фундаментальные исследования в области физики атмосферы, в частности, исследования динамических процессов в средней и верхней атмосфере и их связей с процессами в нижней атмосфере с помощью наземных дистанционных оптических комплексов.

История

Высокогорная Обсерватория физики атмосферных процессов КРСУ и ФГБУ НПО «Тайфун» создана 20 ноября 2017 г. путем реорганизации структурного подразделения КРСУ - Института оптики атмосферы в Центральной Азии по Программе развития КРСУ и в развитие Соглашения о научно-техническом сотрудничестве между Киргизско-Российским Славянским университетом и ФГБУ Научно-производственным объединением «Тайфун» от 01 августа 2016 г. (статья 3) и Договора между КРСУ и ФГБУ НПО «Тайфун» от 25 сентября 2017 г., для проведения совместных фундаментальных исследований, повышения качества и эффективности научно-исследовательской деятельности и подготовки кадров высшей квалификации.

Структура

Обсерватория состоит из следующих подразделений:

• Полевой экспериментальной базы (ПЭБ),
• Сектора технического обеспечения экспериментальных работ,
• Сектора моделирования и обработки экспериментальных данных,
• ВТК – отдела от КРСУ,
• ВТК – лаборатории от ИЭМ ФГБУ «НПО «Тайфун».

Местонахождение ПЭБ: 722347, Киргизская Республика, Иссык-Кульская область, Ак-Суйский район, поселок Лесной, 1а.

Область исследований

Совместные фундаментальные научные исследования проводятся с помощью многоканальных лидарных комплексов Института Экспериментальной Метеорологии Федерального государственного бюджетного учреждения «НПО «Тайфун» (лидарная сеть, развернутая на территории Российской Федерации) и КРСУ (фоновая Лидарная станция Теплоключенка на высокогорная полевой экспериментальной базе в Центральном Тянь-Шане Иссык-Кульской области Киргизской Республики), солнечного спектрофото¬метра CIMEL сети AERONET (NASA, USA) и других наземных аэрозольных дистанционных приборов для проведения мониторинга оптических и микрофизических характеристик атмосферного аэрозоля.

Будут продолжены исследования современного природного риска – загрязнения атмосферы Центральной Азии и его влияния на перенос радиации и климатические изменения региона совместно с Институтом космических исследований Российской Академии Наук (ИКИ РАН), Институтом оптики атмосферы СО РАН, Институтом физики НАН Беларуси и рядом институтов дальнего зарубежья.

Полученные результаты по¬служат научной основой при при¬нятии решений на региональном уровне в целях предотвращения потенциальных природных ката¬строф в результате воздействий антропогенного загрязнения и геофизических опасных природных явлений на устойчивое развитие и жиз¬недеятельность.

В рамках ВГО ФАП, как и прежде, будет осуществляться выполнение международ¬ных научных программ и про¬ектов как самостоятельно, так и в рамках международных сетей, таких как EARLINET (Европей-ская лидарная сеть), AD-NET (Азиат¬ская пылевая сеть), AERONET (NASA, USA), AEROCAN (Канадская ли-дарная сеть), CIS-LINET (СНГ лидар¬ная сеть) и др.

Основные результаты

Тема: Нано- и микромасштабные частицы аэрозоля в атмосфере Центральной Азии. Их влияние на перенос радиации и региональную климатическую изменчивость.

Разработчики: Институт оптики атмосферы в Центральной Азии КРСУ (с 1 января 2018 года – ВГО ФАП КРСУ и НПО «Тайфун») совместно с Институтом космических исследований РАН в соответствии с Соглашением о научно-техническом сотрудничестве между КРСУ и ИКИ РАН от 30 октября 2015 г.

Цель: Выявить и оценить влияние аэрозольных загрязнений, содержащих нано- и микромасштабные частицы, на региональную климатическую изменчивость.

Установлено: В атмосфере региона преимущественно наблюдаются субмикронные наномасштабные частицы и их смесь. При этом первые наблюдались в течение 243-262 дней в году (71-77% времени), а смесь наномасштабных частиц – в течение 78 – 86 дней (23-25% времени). При этом в средней тропосфере (500 гПа) вероятность переноса мелкомасштабных частиц возрастает по сравнению с нижней тропосферой (700 гПа) и составляет от 92.1% весной до 98.2% в зимнее время года. На перенос радиации в атмосфере в основном влияют смеси пылевых частиц пустынь с сульфатами и сажей.

Получены количественные оценки воздействия ранее не изученных нано- и микромасштабной компоненты аэрозольных частиц на климатическую изменчивость региона. Так, при наличии этих частиц в атмосфере региона коротковолновый аэрозольный радиационный форсинг самой атмосферы положительный, что приводит к нагреванию атмосферы и охлаждению подстилающей поверхности. Наибольший нагрев атмосферы наблюдается при наличии микромасштабных частиц весной (148,1±58,6 Вт∙м-2), когда скорость нагрева доходит до 0.18±0.07 Kдень−1. Максимальная среднегодовая скорость нагрева атмосферы может достичь 1,8 Kдень−1. Ежедневная величина скорости нагрева единичного столба тропосферы может изменяться от 0.29 Kдень−1 до 0.55 Kдень−1. Полученные величины превышают скорости нагрева при наличии пыли пустынь (например, Азиатской пыли). Видимо это связано с тем, что атмосфера над регионом более чем в 80% времени насыщена поглощающимися частицам, преимущественно в виде сажи, смешанной с мелкодисперсными частицами пыли. При наличии мелкомасштабных частиц в атмосфере рассматриваемого региона эффективность радиационного форсинга тропосферы в несколько раз превышает поверхностную эффективность форсинга Азиатской пыли. Это может быть обусловлено значительными различиями в значениях оптической толщины и альбедо однократного рассеяния мелкомасштабных частиц в атмосфере рассматриваемого региона и Азиатской пыли.
Возможность получения вертикальных профилей физических свойств нано - и микромасштабных частиц аэрозоля с помощью лидара позволило снизить ту неопределенность, которая возникает при расчетах радиационного форсинга, чувствительного к вертикальному распределению аэрозоля. Так, впервые для региона установлено, насколько наличие слоев аэрозольного загрязнения может существенно изменять потоки радиации в самой атмосфере и на подстилающей поверхности и тем самым оказывать влияние на климат атмосферы и подстилающей поверхности. Охлаждение поверхности вместе с нагреванием атмосферы может иметь также существенное по последствиям воздействие и на циркуляционные процессы в атмосфере. Радиационный эффект слоя, содержащего мелкомасштабные частицы аэрозоля, за счет увеличения поглощения падающей радиации, существенно превышает эффект слоя с более крупными частицами. При этом дополнительный нагрев такого слоя может привести к повышению устойчивости атмосферы, то есть к уменьшению вероятности развития процесса облакообразования и повышению уровня конденсации.

Использование: Создана фундаментальная основа для исследований по влиянию нано - и микромасштабных частиц аэрозоля на здоровье людей и гидрологический цикл, в частности, на таяние ледников Центральной Азии. Полученные результаты могут быть использованы при разработке модели расчета аэрозольных радиационных воздействий, включая наномасштабную компоненту, и проведении расчетов прямых и обратных аэрозольных эффектов при климатических исследованиях, а также способствовать осуществлению региональных и глобальных климатических и экологических программ.

Сотрудничество с НИИ: России, Беларусии, Таджикистана, Казахстана, Германии, Франции, США, Японии, Польши, Китая.