| Аннотация |
За последние несколько десятков лет происходит значительное изменение концентрации парниковых газов, в особенности рост концентрации углекислого газа, что приводит к росту глобальной температуры, возникновению атмосферных аномалий и различных неблагоприятных явлений, при этом многие факторы, участвующие в прямых и обратных связях при формировании климата не учтены в климатических моделях. В свою очередь, прогностические погодные модели требуют предоставления актуальных данных по атмосферным параметрам, всеобъемлющих измерений и исследований, направленных на изучение влияния природных и антропогенных факторов на атмосферные процессы. Для решения этих проблем в мире реализуются программы создания аэрокосмических средств исследования атмосферы и земной поверхности, создаются сети наземных систем пассивного (по естественным источникам излучения) и активного (лидарного) зондирования атмосферы, проводятся самолетные измерения парниковых газов и аэрозоля для получения сведений о их пространственном распределении в тропосфере, тенденциях изменения их концентрации и использования в современных глобальных и региональных моделях прогноза климатических изменений. Это программы Европейского космического агентства, NASA (США), Российские программы создания спутниковых природоресурсных группировок, проекты Японии, Индии, Китая и т.п. Созданы и проектируются приборы дистанционного зондирования атмосферы и земли в радио и оптическом диапазонах длин волн. Они позволяют по измерениям из космоса оценивать метеорологические параметры атмосферы (высотные профили температуры, влажности, скоростей и направлений ветра, общее содержание газовых компонент атмосферы, аэрозоля и т.д.). Актуальность проблемы заключается в том, что для получения достоверной информации о радиационном балансе выделяемого столба атмосферы необходимо одновременно измерять оптические и физические параметры указанных атмосферных объектов. В настоящее время эту информацию можно получать только с использованием средств дистанционного лазерного зондирования, что определяет научную значимость данной проблемы. Рассеивающие и поглощающие свойства атмосферного аэрозоля и газовых составляющих необходимо учитывать в радиационных блоках моделей общей циркуляции атмосферы и климата. Таким образом, проектом реализуются как задачи наблюдений атмосферных параметров для региона Западной Сибири практически по всему атмосферному столбу, так и совершенствование методик и аппаратуры для этих и других видов измерений атмосферных параметров, в том числе из космоса, на основе лазерных, оптических и других методов. Результатом проекта является в том числе импортозамещение аппаратурных и методических разработок для развиваемых в проекте дистанционных технологий изучения атмосферы.
Цель проекта – разработка дистанционных лазерных и оптических методов зондирования атмосферы и проведение систематических наблюдений за климатообразующими атмосферными параметрами. В процессе достижения цели проекта планируется проведение измерений, охватывающих практически все атмосферные слои вплоть до мезосферы и создание аппаратуры, методик, алгоритмов для средств контроля базирующихся как на Земле, так и на ее орбите. При этом предусматривается использование отечественных технических средств и технологий без применения импортных аналогов.
Решаемые задачи в направлении развития методов и аппаратуры включают: определение микрофизических характеристик кристаллов облаков (в том числе большого размера) по данным спутникового лидарного и радиометрического зондирования; создание на базе Сибирской лидарной станции аппаратуры и методик дистанционного определения температуры мезосферы, стратосферы и тропосферы, профилей плотности атмосферы, скорости ветра с использованием эффекта Доплера и частотного дискриминатора на базе молекулярного фильтра, профилей температуры и концентрации паров натрия в мезосфере, а также для определения концентрации паров мезосферных металлов по резонансной флуоресценции.
Решаемые задачи в области мониторинга атмосферы включают: проведение измерений и накопление данных по вертикальному распределению и общему содержанию озона, выявление кратковременных возмущений атмосферы, накопление новых знаний об особенностях изменчивости состояния и свойств средней атмосферы региона Западной Сибири, включая данные по аэрозолю и температуре; систематические наблюдения за небом и облачным покровом средствами ПЗС фотометрии, разработку методик кратковременного прогноза перемещения облаков нижнего яруса, изучение эффекта «зеркального отражения» на основе бистатического лидарного метода для зондирования нижних слоёв атмосферы с применением широкоугольного детектора изображений на основе ПЗС матрицы. Экспериментальные исследования пограничного слоя атмосферы средствами лазерного зондирования, акустической и радиометрической диагностики на территориях с различным типом подстилающей поверхности; создание методик и определение возможностей обнаружения стоков и истоков парниковых газов с борта космической платформы, моделирование цикла работы космического лидара с учетом подстилающей поверхности и глобальных атмосферных моделей, выработка требований к космическому лидару для определения концентрации, стоков и истоков парниковых газов. Решаемые задачи включают: проектирование аппаратуры для зондирования атмосферы, использующей маломощные источники излучения, извлечение информации из шумоподобных сигналов, с целью увеличения потолка зондирования атмосферы до 7-10 км, создание доплеровских методов получения профилей скорости ветра, использование 3D-технологии при зондировании атмосферных параметров.
|
