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.