 |
 |
Организация спектроскопических наблюдений
Начиная с 70-х годов прошлого века в Институте экспериментальной метеорологии ФГБУ "НПО "Тайфун" развиваются аппаратура и методика измерений общего содержания во всей толще атмосферы парниковых и радиационно-активных газов. Измерения содержания атмосферных компонент и параметров во всей толще атмосферы проводятся на единой методологической основе - спектроскопическим методом, основанным на регистрации солнечного излучения в полосах поглощения атмосферных газов. Зависимость пропускания атмосферой солнечного излучения в выбранных спектральных интервалах от количества поглощающего газа на пути луча используется для решения обратной задачи - определения искомого количества поглощающего газа в толще атмосферы [1].
Для проведения систематических долговременных натурных измерений как в стационарных, так и экспедиционных условиях был разработан Полевой Спектрометрический Комплекс (ПСК). Этот комплекс был использован для измерения концентраций различных газовых компонент атмосферы в экспедиционных и стационарных условиях внутри страны и за рубежом [1-4].
Рис. 1. Вблизи берегов Антарктиды. ПСК на борту НИС "Федоров"
Рис. 2. Вид из окна ПСК на Гавану
В 1978 году сотрудниками кафедры экспериментальной физики Киргизского университета под руководством Спекторова Л.А. и Семенова В.К. были развернуты работы по мониторингу газового состава атмосферы на станции "Иссык-Куль" и начались первые измерения общего содержания озона.
В 1980 г. на ст. "Иссык-Куль" был установлен стационарный ПСК и в содружестве с Киргизским национальным государственным университетом были начаты регулярные спектроскопические измерения общего содержания Н2О и средней во всей толще атмосферы концентрации СО2, а с 2004 г. - измерения средней во всей толще атмосферы концентрации СН4. Измерения Н2О, СО2, СН4 проводятся на станции "Иссык-Куль" по настоящее время при методическом руководстве ФГБУ "НПО "Тайфун".
Информация о сотрудничестве с Киргизией представлена в разделе Деятельность—>Международная деятельность—>Сотрудничество с Киргизией.
Рис. 3. Здание станции "Иссык-Куль" и помещение с ПСК
Станция "Иссык-Куль" (42o37' N, 76o58' E) находится на берегу озера Иссык-Куль, расположенного в центральной части Евразии. Иссык-Кульская котловина расположена в умеренном климатическом поясе, в центре большого Евроазиатского материка. На западе и севере эта территория граничит с континентальной пустынной среднеазиатской областью, от которой она защищена цепью высоких горных хребтов. Основными факторами, формирующими местные особенности климата котловины, является ее высотное положение на отметке более 1607 м, а также огромная масса незамерзающей воды, аккумулирующей значительные теплозапасы в летний период и оказывающая отепляющее влияние зимой.
Рис. 4. Смерч над озером. Вид из здания станции "Иссык-Куль"
В холодный период года над Иссык-Кульской котловиной господствуют юго-западная и южная периферия антициклона, прерываемая холодными вторжениями с запада, северо-запада и севера, а также выходами южных циклонов. В теплый период в Иссык-Кульской котловине хорошо развиты процессы испарения с водной поверхности и выноса влаги озерными бризами и долинными ветрами в области высокогорий, где происходит ее конденсация и образование кучевой облачности. Эти процессы усиливаются конвективными токами над хорошо прогретыми влажными склонами. формируя иногда причудливые формы облаков.
Рис. 5. Облака над горами. Вид из здания станции
Станция "Обнинск" (55,10º с.ш., 36,90º в.д., высота 186 м над уровнем моря) находится в континентальной области умеренного пояса, с холодными и снежными зимами и тёплым, влажным летом. Средняя температура января составляет около −10°C, а июля— около +19°C. Центрально-Европейский район, в котором находится Обнинск, является районом, в котором погодно-климатические условия определяются влиянием Атлантики и изменениям атмосферной циркуляции, регулирующей перенос тепла с океана на континент.
В 1998 году в Обнинске были начаты измерения концентрации СО2 и СН4 в пробах приземного воздуха. В состав аппаратурного комплекса входили Фурье-спектрометры Perkin-Elmer 1720 и Bruker IFS-113V, оптическая многоходовая кювета и технологическая система для напуска и откачки воздуха и контроля температуры и давления.
Рис. 6. Аппаратурный комплекс на основе Фурье-спектрометра Bruker IFS-113V
В 2002 г. на территории ВММ в здании оптического павильона была установлена стационарная аппаратура ПСК и были начаты измерения средней по высоте концентрации метана и общего содержания водяного пара.
Рис. 7. Оптический павильон. На крыше первого этажа зеркало следящей системы ПСК
В 2014 г. был введен в эксплуатацию новый измерительный комплекс МР-32, включающий Фурье-спектрометр ФСМ-2203 и многоходовую кювету производства компании "Инфраспек". Этот комплекс позволяет определять концентрацию малых газовых составляющих в пробах воздуха, а также проводить измерения общего содержания ряда атмосферных газов.
Литература
1. Акименко Р. М., Арефьев В.Н., Каменоградский Н.Е., Сизов Н.И., Устинов В.П. О спектроскопическом методе определения содержания СО2 в атмосфере. //Метеорология и гидрология -1979.-№6. -С.102-105.
2. Арефьев В.Н., Кашин Ф.В., Каменоградский Н.Е. Систематические измерения концентраций углекислого газа в атмосфере. //Известия АН СССР. ФАО. -1990. -Т.26. № 6. -С. 584-593
3. Кашин Ф.В., Арефьев В.Н., Вишератин К.Н., Каменоградский Н.Е., Семенов В.К., Синяков В.П. Результаты экспериментальных исследований радиационно-активных составляющих атмосферы в центре Евразии. // Известия АН ФАО. –2000. -Т. 36, №4. -С. 463-492.
4. Арефьев В.Н., Кашин Ф.В., Акименко Р.М., Баранов Ю.И., Баранова Е.Л., Бугрим Г.И., Вишератин К.Н., Кальсин А.В., Каменоградский Н.Е., Сизов Н.И., Устинов В.П., Упэнек Л.Б. Исследования в области атмосферной спектроскопии. //Сборник «Проблемы гидрологии и мониторинга окружающей среды». Обнинск: ГУ НПО "Тайфун". 2010, с. 85-104.