ЛАБОРАТОРИЯ ОПТИКИ И МИКРОФИЗИКИ АЭРОЗОЛЯ

Основные направления исследований

Лаборатория оптики и микрофизики аэрозоля развивает исследования атмосферного аэрозоля, которые с середины 50-х годов ХХ века проводились в отделе физики атмосферного аэрозоля под руководством проф. Георгия Владимировича Розенберга. Исполнилось 50 лет с момента обнаружения Г.В.  Розенбергом и И.М. Михайлиным эллиптичности поляризации рассеянного атмосферным аэрозолем света.

1. Оптика и микрофизика атмосферного аэрозоля

Знание свойств и процессов трансформации атмосферного аэрозоля является важной составной частью фундаментальных основ теории климата, атмосферной оптики и атмосферной экологии. Сотрудниками лаборатории выполнены систематические исследования угловых и спектральных зависимостей компонент матрицы рассеяния света, изучена конденсационная трансформация оптических и микрофизических характеристик аэрозоля, разработаны статистические и микрофизические модели субмикронного аэрозоля и методы решения обратных задач светорассеяния. Оптические характеристики измерялись с помощью разработанных в лаборатории поляриметров, спектронефелометров и спектрополяриметров.

100 10 10.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

L, км

r(1), n-1(2), b(3) 1010V(4)

31

2

4

0.1

1

10

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.70.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2d

V/d

r, м

м3 /(

м3 *м

км

)

Радиус, мкм

10 ноября 11 ноября 12 ноября 13 ноября 14 ноября 15 ноября

0.1 1

0.01

0.1

1

Объ

емн

ое с

одер

жан

ие

груб

оди

спер

сног

о аэ

роз

оля,

см

3 /м2

Коэффициент направленного светорассеяния, ср-1

Душанбе, 1989Оклахома, 1995Шпицберген, 1997Звенигород, 1997-1999Арал, 1991

1989 1992 1995 1998 2001 20040

2

4

6

8

10

0

8

16

24

32

40мкг/м3

Суб

ми

кро

нн

ый

аэр

озо

ль

Саж

евы

й а

эро

зол

ь

Год

мкг/м3

0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

0.92

0.94

0.96

0.98

Длина волны, мкм

30.07.0215.08.027.09.02

2. Аэрозоль и климат

Исследование прямого и косвенного воздействия аэрозоля на радиационный режим атмосферы относится к числу самых актуальных задач теории климата. С целью оценки аэрозольных эффектов лаборатория проводит систематические измерения радиационных характеристик аэрозоля в различных физико-географических условиях, разрабатывает методы диагностики параметров аэрозоля в приземном слое и в толще атмосферы. Разработаны оптические методы определения параметров микроструктуры аэрозоля в толще атмосферы и микроструктуры тонкослойных облаков. Выполнено исследование радиационных свойств дымов и городского аэрозоля.

1 10 1000.0

0.1

0.2

0.3

dV(r

)/dr

Радиус частиц, мкм

ЗФИ

0

1

2

3

4

5

6 зима

весна

лето

осень

СЗ

0

1

2

3

4

5

6

ВР

0

2

4

6

8

10

12

14

С.Е

вр

оп

а

Ц.Е

вр

оп

а

З.Е

вр

оп

а

Ко

л.п

-ов

ЦЕ

ТС

До

нб

асс

Печ

.ба

сс.

Ур

ал

Но

ри

ль

ск

Ку

зба

сс

Як

ути

я

Ал

яск

а

Ка

на

да

3. Региональные проблемы аэрозольного загрязнения атмосферы

Выполнены исследования загрязнения воздушных бассейнов Арктики, г. Москвы, г. Пекина и городов КавМинВод. Изучен баланс аэрозольных компонент загрязнения в регионе Арктики за 20-летний период.

Потенциальные возможности источников загрязнять атмосферу Арктики в разные сезоны: Земля Франца Иосифа (ЗФИ), Северная Земля (СЗ) и о-в Врангеля (ВР).

Микрофизическая модель влажной атмосферной дымки: L – дальность видимости, V – объемная концентрация аэрозоля, n – показатель преломления, b – отношение радиусов сухих и обводненных частиц, r – относительная влажность воздуха.

Трансформация микроструктуры аэрозоля при развитии городского смога (Пекин, 2003 г): V – распределение объемов частиц по размерам.

Всплески концентраций частиц нанометрового аэрозоля (Калмыкия, Годжур, 2005 г.).

Восстановление объемного содержания грубодисперсной фракции аэрозоля в толще атмосферы по яркости неба в области солнечного ореола.

Долгопериодная изменчивость концентраций субмикронного и сажевого аэрозоля в Московском регионе.

Пространственное распределение сажевого аэрозоля вдоль транссибирской магистрали.

Вероятность выживания кванта в толще задымленной атмосферы при пожарах торфяников в 2002 г.

Микроструктура полупрозрачных облаков Altocumulus по данным ореольного зондирования.

Концентрации в атмосфере, нг/м3

1.E-04

1.E-03

1.E-02

1.E-01

1.E+00

1.E+01

1.E+02

1.E+03

1.E+04

1.E+05

Sc Co Sb V As Cd Cu Ni Se Zn Pb Cr Mn Br Fe Al Cl Na

Антарктида Город (min)Город (max) Океан (min)Океан (max) Арктика (диапазон)Наши данные (диапазон)

Первые испытания автомобильной экологической лаборатории (г. Кисловодск, 1985 г.).

Элементный состав аэрозоля в Российской Арктике.

0

5

10

15

20

25

30

35

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Абсолютная влажность, г/м3

Ко

нц

. с

ул

ьф

ато

в,

мкг

/м3

СССР_зима

Аркт_зима

Европ_зима

Евр_лето

Сканд_лето

Аркт_лето

СССР_лето

Корреляция концентрации субмикронного сульфатного аэрозоля с абсолютной влажностью в воздушном бассейне г.Москвы для различных воздушных масс (1990 – 1991 гг.).

Годовой ход массовой концентрации субмикронного аэрозоля в Московском регионе.