​​​В сентябре 2020 года состоялась масштабная лётная экспедиция под руководством Института оптики атмосферы им. В. Е. Зуева СО РАН (Томск). Ученые занимались сбором аналитических данных для прогноза развития глобального потепления и его последствий.

Цель участников экспедиции — поиск ответа на один из больших вызовов, которым является глобальное потепление, и как следствие — изменение климата нашей планеты. Ранее установлено, что температура воздуха в Арктике растет быстрее, чем в других районах земного шара, поэтому климатические изменения могут негативно повлиять на жизнь городов, работу предприятий, экономику региона. Например, таяние вечной мерзлоты нарушит целостность протяженных линейных объектов: газопроводов или нефтепроводов. Ученые понимают значимость и серьезность проблем и стараются всесторонне изучить существующее положение дел.
 
За две недели самолет-лаборатория облетел с запада на восток шесть морей: Баренцево, Карское, Лаптевых, Чукотское, Восточно-Сибирское и Берингово. Регулярные исследования состава атмосферы в Арктике ведутся на наземных пунктах наблюдений, с бортов научно-исследовательских судов и станций, расположенных на льдинах. Сентябрьская экспедиция отлична тем, что ученым удалось охватить широчайшую территорию и провести измерения на высотах от 200 метров до 10 километров. Заборы проб воздуха провели над сушей и морской поверхностью, зондирование атмосферы — на трех высотах: 500 м над сушей и 200 м над морем (пограничный слой), 5 км (свободная тропосфера) и 9—10 км (нижняя стратосфера). Полученные данные позволят понять, каким образом происходит распределение аэрозольных и газовых составляющих в арктической атмосфере.
 
Ученые отмечают, что с 2000 года поддержка проекта — первое серьезное вливание средств со стороны государства в исследовательские полеты подобного масштаба. Перед экспедицией проводилась серьезная подготовка. Главный организатор и участник полетов, ИОА СО РАН, приобрел целый ряд дорогостоящих приборов: газоанализатор, фотометр, инерциальную навигационную систему, которая работает с несколькими спутниковыми группировками. Приборы установили на самолет и провели испытания. 
 
Подробнее об оснащении самолета-лаборатории и проведенных исследованиях рассказал научный сотрудник лаборатории климатологии атмосферного состава ИОА СО РАН и начальник наземного отряда лётной экспедиции Георгий Алексеевич Ивлев

«В составе оснащения самолета-лаборатории — газоаналитический и аэрозольный комплексы, с помощью которых мы получаем информацию о частицах аэрозоля и газовом составе атмосферы. Аэрозольный комплекс измеряет размер частиц от нанометров до десятка микрометров. С помощью газового оборудования уже в процессе измерения мы видели, что идет активный сток CO2 на поверхность суши и моря. Аппаратура метеорологического и навигационного комплексов измеряет давление, температуру, влажность, скорость и направление ветра на высоте проведения работ, определяет местоположение и пространственную ориентацию самолета. Кроме этого, происходил забор проб воздуха на разнообразные фильтры, данные с которых после экспедиции систематизировались и направлялись в лаборатории. В частности, сотрудники Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии “Вектор” исследовали биологическую составляющую воздуха — микроорганизмы. С 2000 года коллективы ИОА СО РАН и ГНЦ ВБ “Вектор” плодотворно сотрудничают и дружат. Биологи регулярно участвуют в полетах самолета-лаборатории. Ученые ИОА СО РАН и сотрудники Института химической кинетики и горения им. В. В. Воеводского СО РАН отбирали органические и неорганические пробы на фильтры. В дальнейшем в специализированных лабораториях определят углеводородный и ионно-элементный состав отобранного аэрозольного вещества. Все собранные в воздухе, обработанные и проанализированные на земле данные позволят изучить динамику воздушных масс в Арктике, понять, какие примеси привнесены в этот регион извне, а что имеет местное происхождение».​
 
Работа внутри самолета-лаборатории 
   Работа внутри самолета-лаборатории
 
Сотрудники ИОА СО РАН в этой серии исследовательских полетов использовали также мобильный аэрозольно-рамановский поляризационный лидар (лазерный локатор) «ЛОЗА-А2», при создании которого применялись передовые конструктивные решения. Эксплуатация данной системы сразу предполагалась в корабельных и самолетных экспедициях, поэтому при ее разработке были заложены высокие требования на устойчивость к различным механическим нагрузкам, чтобы сохранять оптические юстировки при длительных транспортировках и работе в условиях тряски. К этой экспедиции лидар был модернизирован еще одним каналом регистрации, работающим на длине волны 680 нанометров, благодаря чему удалось исследовать флуоресценцию вод северных морей при зондировании с борта самолета. Над морями самолет пролетал на низкой высоте, 200 метров, что позволило исследовать как содержание гидрозоля в 20—30-метровой толще воды, так и за счет регистрации флуоресценции оценить содержание в воде биоты.
 
«Основная задача наших исследований — получить информацию об источниках загрязнений атмосферы в Арктике. Такими источниками, в частности, являются газово-нефтяные факелы, в которых сжигают попутные газы; источники сажевого аэрозоля — лесные пожары. Наши задачи — обнаружить источники загрязнений, проследить, как эти примеси распространяются, и оценить уровень загрязнения», — пояснил научный сотрудник группы оптического зондирования атмосферы ИОА СО РАН кандидат физико-математических наук Сергей Владимирович Насонов, который работал с лидаром на борту Ту-134 «Оптик».​
​​ 
Первые полученные в экспедиции результаты обозначил заместитель директора ИОА СО РАН, начальник лётной экспедиции доктор физико-математических наук Борис Денисович Белан:

«Данные еще в обработке. Единственное, что очевидно, это активное поглощение углекислого газа водной поверхностью и повышенные концентрации метана в приводном слое воздуха над всеми морями Ледовитого океана и над Беринговым морем Тихого океана. В приземном слое атмосферы концентрация метана выше на 10—15 %, чем на больших высотах в тех же районах. Является ли метан продуктом деятельности океана или принесен с материка, предстоит выяснить в ближайшее время путем расчета обратных траекторий. Остальные газовые компоненты — на уровне фоновых значений». ​
 
Экспедиция поддержана проектом Минобрнауки России «Развитие измерительно-информационной системы уникальной научной установки “Самолет-лаборатория Ту-134 "Оптик"” и проведение комплексного эксперимента по исследованию состава тропосферы российского сектора Арктики» в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014—2020 годы».
 
Автор: Татьяна Дымокурова, ИОА СО РАН.
 
Фото предоставлены исследователями.

Похожие новости

  • 21/09/2020

    Ученые РФ с самолета изучили атмосферу Арктических районов

    ​​​​Со 2 сентября с борта летающей лаборатории Ту-134 «Оптик» сотрудники Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева, Института химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского и Научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор» исследовали атмосферу Арктических районов нашей страны.
    618
  • 30/11/2018

    Ученые следят за воздухом в Западной Сибири

    Когда мы слышим слово «ученый», то представляем себе лабораторию и человека в белом халате, желательно с разноцветными колбами и замысловатыми приборами. Однако часто ученые работают совсем в другой обстановке, например в горах и на равнинах, в пещерах и на вулканах, на палубе корабля и на борту самолета.
    1655
  • 11/08/2020

    Байкал оценят «цифрой»: о создании системы мониторинга экологии озера

    ​​Учёные из Сибири получили грант Министерства науки и высшего образования России в размере 300 млн рублей на создание фундаментальной основы и разработку технологий цифрового мониторинга и прогнозирования экологической обстановки на Байкале.
    755
  • 03/07/2020

    Мегагранты: чем занимаются лаборатории, открытые в рамках программы

    Программа мегагрантов была запущена в 2010 году. Она подразумевает международное сотрудничество российских вузов и научных организаций с ведущими зарубежными учеными и научно-образовательными центрами в сферах науки, образования и инноваций.
    1956
  • 05/10/2020

    Атмосферу над Арктикой изучили сибирские учёные

    ​В научном путешествии приняли участие представители нескольких институтов Новосибирска и соседних регионов. К суровым погодным условиям Арктики и внетрассовому маршруту лётчики Сибирского научно-исследовательского института авиации готовились почти год.
    443
  • 23/10/2019

    Научно-исследовательское судно «Академик Мстислав Келдыш» вернулось из экспедиции в моря Восточной Арктики

    ​Результаты, полученные во время экспедиции, необходимы для прогнозирования процессов таяния подводной мерзлоты, а также для оценки экологического состояния  вод в морях Восточной Арктики. Программа исследования мирового океана является частью национального проекта «Наука» и предусматривает морские экспедиции.
    1693
  • 16/09/2020

    Космический лидар, искусственный интеллект и парниковые газы

    ​В Институте оптики атмосферы им. В. Е. Зуева СО РАН группой ученых созданы алгоритмы и программы, позволяющие с помощью нейронных сетей эффективно решать задачи дистанционного определения концентраций парниковых газов с космических платформ.
    456
  • 07/05/2020

    Поправка на вирус. Как живет наука на удаленке

    ​Можно ли исследовать ископаемые черепа, не выходя из дома? Сколько стоит разбудить заснувший марсоход? Как вернуть запертых на Северном полюсе полярников? Чем обернется первая в мировой истории массовая самоизоляция ученых, каких важнейших открытий мы можем лишиться, а какие, напротив, стали возможны в новых условиях? «Огонек» разбирался, как живет наука на удаленке.
    790
  • 31/10/2018

    Американский консул познакомился с томскими проектами в области экологии

    ​В ходе рабочего визита в Томск делегации Генерального консульства США в Екатеринбурге во главе с Питером Бурбой, консулом по политическим и экономическим вопросам, состоялось посещение Томского научного центра СО РАН.
    878
  • 08/09/2020

    Красноярские ученые привезли пробы почвы с места катастрофы в Норильске

    Исследователи ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» изучают последствия экологической катастрофы на Крайнем Севере. Работы в лабораториях — естественное продолжение Большой Норильской экспедиции, организованной Сибирским отделением РАН.
    570