ЛАБОРАТОРИЯ ОПТИКИ И МИКРОФИЗИКИ АЭРОЗОЛЯ 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. Основные направления исследований 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. 10 V(4) 10 1 3 10 ноября 11 ноября 12 ноября 13 ноября 14 ноября 15 ноября 1.2 1.0 0.8 3 dV/dr, мм /(м *мкм) 0.8 Объемное содержание 3 2 грубодисперсного аэрозоля, см /м 1.0 10 r(1), n-1(2), b(3) 3 0.6 1 0.4 2 0.2 0.6 0.4 0.2 4 Душанбе, 1989 Оклахома, 1995 Шпицберген, 1997 Звенигород, 1997-1999 Арал, 1991 1 0.1 0.01 0.0 100 0.0 0.0 0.1 10 L, км 1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.1 0.7 Коэффициент направленного светорассеяния, ср Радиус, мкм 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. 1 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.). -1 Восстановление объемного содержания грубодисперсной фракции аэрозоля в толще атмосферы по яркости неба в области солнечного ореола. 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 физикогеографических 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. мкг/м 3 8 40 32 6 24 4 16 2 8 0 0 1989 1992 1995 1998 2001 0.3 0.98 0.2 0.96 dV(r)/dr 3 Субмикронный аэрозоль Сажевый аэрозоль 10 мкг/м 0.94 0.92 0.4 2004 30.07.02 15.08.02 7.09.02 0.5 Год Долгопериодная изменчивость концентраций субмикронного и сажевого аэрозоля в Московском регионе. Пространственное распределение сажевого аэрозоля вдоль транссибирской магистрали. 0.1 0.6 0.7 0.8 Длина волны, мкм 0.0 0.9 1 10 100 Радиус частиц, мкм Вероятность выживания кванта в толще задымленной атмосферы при пожарах торфяников в 2002 г. Микроструктура полупрозрачных облаков Altocumulus по данным ореольного зондирования. 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. 1.E+05 6 ЗФИ 5 4 3 2 зима 1.E+04 весна 1.E+03 лето 1.E+02 осень 1.E+01 3 Концентрации в атмосфере, нг/м 1.E+00 1 1.E-01 0 1.E-02 6 СЗ Антарктида Город (max) Океан (max) Наши данные (диапазон) 1.E-03 5 1.E-04 4 Sc 3 Co Sb V As Cd Cu Ni Se Zn Pb Cr Mn Город (min) Океан (min) Арктика (диапазон) Br Fe Al Cl Элементный состав аэрозоля в Российской Арктике. 2 1 0 14 ВР 12 Первые испытания автомобильной экологической лаборатории (г. Кисловодск, 1985 г.). 10 8 35 6 СССР_зима 30 Аркт_зима 2 Канада Аляска Якутия Кузбасс Норильск Урал Печ.басс. Донбасс ЦЕТС Кол.п-ов З.Европа Ц.Европа С.Европа 0 Потенциальные возможности источников загрязнять атмосферу Арктики в разные сезоны: Земля Франца Иосифа (ЗФИ), Северная Земля (СЗ) и о-в Врангеля (ВР). Конц. сульфатов, мкг/м 3 4 25 20 Европ_зима 15 Евр_лето 10 Сканд_лето 5 Аркт_лето 0 0 2 4 6 8 10 Абсолютная влажность, г/м 12 3 14 16 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. Na