Лаборатория газовых примесей атмосферы
Post on 12-Jan-2016
48 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
0.0
0.1
0.2
KH
AB
AR
OV
SK
CH
ITA
UL
AN
-UD
EIR
KU
TSK
KR
ASN
OY
AR
SK
NO
VO
SIB
IRSK
OM
SK
EK
AT
ER
INB
UR
G
PER
M'
KIR
OV
N.N
OV
GO
RO
D
MO
SCO
W
[CO]
ppm
ppm
ppmWinter (TROICA-3, 8)
40 60 80 100 120 140
300
350
400
450[CO
2]
40 60 80 100 120 140
1.6
1.8
2.0[CH
4]
longitude, deg.
0.0
0.1
0.2
KH
AB
AR
OV
SK
CH
ITA
UL
AN
-UD
EIR
KU
TSK
KR
ASN
OY
AR
SK
NO
VO
SIB
IRSK
OM
SK
EK
AT
ER
INB
UR
G
PER
M'
KIR
OV
N.N
OV
GO
RO
D
MO
SCO
W
[CO]
ppm
ppm
ppmSummer (TROICA-5, 7)
40 60 80 100 120 140
300
350
400
450[CO
2]
40 60 80 100 120 140
1.6
1.8
2.0 [CH4]
longitude, deg.
Nov
och
erk
assk
Mic
hu
rin
skM
ich
uri
nsk
Rya
zan
Rya
zan
Bek
asov
o
Bol
ogoe
Sai
nt-
Pet
ersb
urg
Sai
nt-
Pet
ersb
urg
Sai
nt-
Pet
ersb
urg
Sai
nt-
Pet
ersb
urg
Sai
nt-
Pet
ersb
urg
Pet
roza
vod
skP
etro
zavo
dsk
Kem
Kem
Кем
ь
Mu
rman
skM
urm
ansk
Mu
rman
skM
urm
ansk
Mu
rman
skM
urm
ansk
Nov
och
erk
assk
Mic
hu
rin
skM
ich
uri
nsk
Rya
zan
Rya
zan
Bek
asov
o
Bol
ogoe
Sai
nt-
Pet
ersb
urg
Sai
nt-
Pet
ersb
urg
Sai
nt-
Pet
ersb
urg
Sai
nt-
Pet
ersb
urg
Sai
nt-
Pet
ersb
urg
Pet
roza
vod
skP
etro
zavo
dsk
Kem
Kem
Кем
ь
Mu
rman
skM
urm
ansk
Mu
rman
skM
urm
ansk
Mu
rman
skM
urm
ansk
0
10
20-2000 -1500 -1000 -500 0 500 1000 1500
methanol
0,00,51,01,52,0
-2000 -1500 -1000 -500 0 500 1000 1500
acetonitrile
0369
12
Distance from Moscow, km
acetaldehyde
0
3
6
9
Distance from Moscow, km
acetone
0,00,51,01,52,0
isoprene
c o
n c
e n
t r
a t
i o
n,
p p
b v
0123
с-pentane
0246
benzol
0369
toluol
0
3
6
9С8-benzol
0
2
4
6
С9-benzol
Лаборатория газовых примесей атмосферыЛаборатория создана в 1986 г. Основная задача - исследование физико-химических механизмов пространственной и временной изменчивости состава атмосферы. Обеспечивает проведение регулярных измерений содержания ключевых примесей атмосферы, радиационных и метеорологических параметров на Кисловодской высокогорной, Звенигородской и Московской научных станциях.
Руководитель лаборатории – профессор Н.Ф.Еланский.
40 x 40 x 10 km x 8h, lapse rate=6 K /km , Kvis=1
2500
2750
3000
3250
3500
6500
6750
7000
7250
Alti
tude
(m
)A
ltitu
de (
m)
Topography
Созданы двухмерные нелинейные полуаналитические и трехмерная численная нестационарная модели обтекания воздушным потоком препятствий произвольной формы.На рисунке приведен пример деформации изэнтропических поверхностей 301,4 К (~3 км) и 316,5 К (~7 км) при обтекании потоком с постоянной по высоте скоростью 10 м/с и температурным градиентом 6° К/км препятствия высотой 1 км.
Изменение вертикального распределения O3 и NO2 при пересечении арктической воздушной массы 19 февраля – 7 марта, 1998г, TROICA-4
1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004
Year
0
2
4
6
8
Col
umn
NO
2 (1
015 m
ol/c
m2) m orning
evening
Stratospheric co lum n N O 2 abundance at Zvenigorod
0
1
2
3
4
5
6
7
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
CO
, pp
mv ПДК
ИЮЛЬ АВГУСТ
0
20
40
60
80
100
120
140
160
O3
, pp
bv
ПДК
Концентрация О3 и СО в приземном воздухе в Москве в период задымления летом 2002г
Приборы, методы, наблюденияСоздан автоматизированный приборный комплекс и программное обеспечение для измерений
содержания газовых (О3, NO, NO2, CO, CO2, CН4, SO2, NH3, углеводороды, 222Rn и др.) и аэрозольных примесей в приземном воздухе, вертикального распределения О3, NO2. и аэрозоля в тропосфере и стратосфере, радиационных и термодинамических параметров. Разработаны эффективные алгоритмы восстановления вертикального распределения О3 и NO2, основанные на численной модели переноса излучения в сферической неоднородной атмосфере с учетом поляризации и многократного рассеяния. Комплекс может использоваться для оборудования станций мониторинга состава атмосферы и качества приземного воздуха.
Ведутся регулярные наблюдения приземной концентрации многих газов и вертикального распределения в атмосфере О3, NO2. На сети научных станций высокую ценность имеют ряды содержания NO2 в тропосфере и стратосфере, степени поляризации рассеянного излучения приземных концентраций озона, NOх, СО и других газов.
С 1995 г. проводятся эксперименты TROICA (TRanscontinental Observations Into the Chemistry of the Atmosphere) с использованием передвижной лаборатории. В 2004 г. для этих экспериментов была построена и оборудована новая лаборатория из двух вагонов.
Выполнена серия уникальных космических экспериментов на российских орбитальных станциях «Салют».
Анализ данных и численное моделированиеОбнаружена слоистая структура вертикального распределения примесей в атмосфере, изучены
особенности их пространственной изменчивости над континентом и морской поверхностью, механизмы формирования экспериментальных экологических ситуаций в городах и их шлейфах, вблизи ЛЭП и магистральных газопроводов.
Фотохимическое моделирование показано возможность образования пестицидов,в частности, трихлоруксусной кислоты в атмосфере из тетрахлорэтилена и метилхлороформа. Впервые были выявлены природные источники предшественников ТХУ – деятельность галобактерий в водах озер с высоким содержанием солей.
Численное моделирование применялось для изучения механизмов изменения состава атмосферы под воздействием таких процессов, как струйные течения, орографические возмущения, внутренние гравитационные волны, солнечные затмения и вулканические извержения, полетов авиации и пусков ракет. Как правило, численное моделирование предшествовало проведению экспериментов и создавало для них идеологическую базу.
Разработана концепция создания национальной сети мониторинга состава атмосферы. Создана и регулярно пополняется база данных, к которой обеспечен удобный доступ пользователей. Данные наблюдений на Московской станции публикуются в ежемесячном бюллетене.
С 1995 г. проводит регулярные международные эксперименты TROICA с помощью специальной передвижной лаборатории для комплексных исследований состояния окружающей среды, созданной совместно с ВНИИ железнодорожного транспорта. Участвует в различных международных проектах по проблемам изменения состава атмосферы и климата Земли.
Создана электронная база данных, которая включает результаты собственных наблюдений (станции, эксперименты TROICA, TRIDES, ECCA и т.д. ), а также мировые архивы данных WOUDC, TOMS, SAGE, SBUV и др. Пример анализа изменчивости атмосферного озона (WOUDC, станция Goose Bay (53 N, 60 W)).
Содержание NO2 в вертикальном столбе по наблюдениям на ЗНС в утренние и вечерние
часы за период с 1990 по 2004гг.
Спутниковая карта района города Первоуральска с нанесенными значениями
концентрации SO2 вдоль маршрута TROICA-8 и шлейфом загрязнения с
металлургического комбината г. Ревда.
а)
0
1
2
3
4
5
6
7
янв
фев
мар
т
апр
май
ию
нь
ию
ль
авг
сен
окт
но
я
дек
ТХ
К ,1
03
мо
л /с
м3
х ден
ь
Калмыкия
Кольский п-ов
Центральный район Скорость образования ТХУ в загрязненном воздухе промышленных районов, рассчитанная для Калмыкии, Центрального района и Кольского полуострова в зависимости от сезона.
Соленое озеро в Калмыкии. Розовый цвет говорит о наличии хлорсодержащих продуктов жизнедеятельности гало-
бактерий.
Участники международной экспедиции по проекту TRIDES в Калмыкии в поселке
Годжур, где обнаружена максимальная для России концентрация ТХУ в растениях.
Передвижная лаборатория для наблюдением за составом атмосферы
0
10
20
30
40
50
60
0.E+00 2.E+12 4.E+12 6.E+12 8.E+12altitude, km
ozon
e co
ncen
tratio
n, c
m̂-3
February 19, 1998 February 23, 1998
Концентрация O3, 1/cм2
28.02.98
0 2 4 6
0-5
10-1
520
-25
30-3
540
-45
Alti
tude
lay,
km
01.03.98
0 2 4 6
02.03.98
0 2 4 6
04.03.98
0 2 4 6
05.03.98
0 2 4 6 8
06.03.98
0 2 4 6
07.03.98
0 2 4 6
Содержание NO2 в 5-км слое – 1014 см2
Содержание CO, CO2 и CH4 в приземном воздухе между Москвой и Хабаровском в теплый и холодный сезоны по данным экспедиций TROICA(осреднение по 10° долготы).
Концентрация летучих органических соединений в приземном воздухе между Мурманском и Кисловодском, 24-27 мая 2000г, TROICA-6
В 2003 году состоялась презентация передвижной лаборатории на Павелецком вокзале. На снимке создатели лаборатории из ИФА РАН, института Железнодорожного транспорта и НИФХИ им. Карпова.
6 1 2 1 8 2 4 3 0 3 6 4 2 4 8 5 4 6 0 6 6
П ер и о д (м еся ц ы )
1 .7
2 .1
2 .5
2 .9
3 .3
-2 4 -1 8 -1 2 -6 0 6 1 2 1 8 2 4-1 8 -1 2 -6 0 6 1 2 1 8
Э ф ф ек т Э л ь -Н и н ь оЭ ф ф ек т К Д Ц С п ек т р а л ь н а я п л о тн о ст ь м еж го д о в о й и зм ен ч и в о ст иС м ена н а п ра влени й эква т ор и а льно го вет р а с во ст о чн о й н а зап ад ную н а уро вн е 50 гП а .
М а кси м ум т ем пер а т ур ы п о вер хн о ст и о кеан а в о б ла ст и 5 S - 5 N , 9 0 W - 1 5 0 W L g S
З ад ер ж к а (м еся ц ы )
Д и а п а зо н п ер и о д и чн о ст ей эква т о р и а льн о го вет р а
Д и ап а зон пер и о д и ч но ст ей п р оявлен ия Э ль -Н и н ьо
Г о д о в о й х о дЛ и н ей н ы й т р ен д
С р ед н его д о в о ер а сп р ед ел ен и е
1 3 5 7 9 11
М есяц го д а З ад е р ж к а (м еся ц ы )
-1 .5 -1 .0 -0 .5 0 .0
н б а р н б ар / го д
5 0 1 0 0 1 5 00
5
1 0
1 5
2 0
2 5
3 0
1 3 5 7 9 11
Вы
сота
(км
)
Компоненты изменчивости озона имеют ярко выраженную высотную зависимость. Основной компонентой изменчивости является годовой ход, однако эффекты КДЦ и Эль-Ниньо оказывают заметное влияние на содержание озона в тропосфере и в нижней стратосфере. Вследствие фазовых различий изменения озона на разных высотах частично компенсируют друг друга.
top related