Музей истории физики в Санкт-Петербургском университете
Отделы / Физика атмосферы / Дистанционные методы зондирования атмосферы

Дистанционные методы зондирования атмосферы

Дистанционные методы зондирования атмосферы развива-ются на кафедре с конца 50-х годов XX-века. Разработанная М.П. Бур-говой, И.Я. Бадиновым, Г.А.Никольским и другими уникальная спек-тральная аппаратура для наземных, самолетных и аэростатных изме-рений полей тепловой и солнечной радиации позволила впервые осуществить целый ряд комплексных исследований оптических харак-теристик атмосферного аэрозоля, газовых составляющих атмосферы, вертикальное распределение некоторых из них до высот ~30 км.

С середины 60-х годов начинаются исследования физико-матема-тических основ решения различных обратных задач атмосферной опти-ки. Первые исследования были направлены на определение с ИСЗ вер-тикального профиля температуры в атмосфере и температуры поверх-ности океанов по измерениям уходящего теплового излучения системы атмосфера - поверхность. В 1970 году опубликована первая в мире мо-нография "Термическое зондирование атмосферы со спутников" (Кон-дратьев К.Я. и Тимофеев Ю.М.) посвященная разработке дистанци-онных методов измерений температуры подстилающей поверхности и облаков, вертикальных профилей температуры и влажности. Разрабо-танные Ю.М. Тимофеевым, А.П. Гальцевым, О.М. Покровским спутнико-вые методы были использованы в первом советском эксперименте по температурному зондирования атмосферы (ИСЗ "Метеор", 1971 г.). Одновременно со спутниковыми методами зондирования атмосфер Земли, Марса, Венеры и Юпитера развивались методы их наземного зондирования. Определенным итогом исследований стала публикация монографий К.Я. Кондратьева, Ю.М. Тимофеева и др. - "Метеорологи-ческое зондирование атмосферы из космоса" (1978) и "Спутниковые методы исследования газового состава атмосферы" (1989).

В начале 70-х годов по инициативе К.Я. Кондратьева в отделе на-чалось создание специализированной аппаратуры для дистанционного зондирования. Были организованы конструкторский сектор и сектор электроники, механические мастерские и группа снабжения, которые в 1975 г. были преобразованы в Особое конструкторское бюро "Инте-грал". Значительную роль в создании аппаратуры и реализации раз-личных дистанционных методов сыграли И.Я. Бадинов, А.Е. Ковалев, А.П. Гальцев, А.В.Поберовский, Г.А.Никольский и другие.

Существенным результатом этих работ стало создание спутнико-вой аппаратуры, с помощью которой осуществлены измерения спек-тральной яркости земного горизонта космонавтом В.Н. Волковым и спектральной прозрачности атмосферы. Космонавтами Е.В. Хруновым, В.И. Севастьяновым и др. на ПКК "Союз" впервые получены спектры сумеречного ореола Земли и спектры различных типов природных образований на поверхности Земли, определены вертикальные профи-ли ряда малых газовых составляющих атмосферы и аэрозольного ослабления. Кроме ранее известного аэрозольного слоя Юнге были об-наружены аэрозольные слои на высотах 35 и 50 км. Все эти иссле-дования значительно расширили возможности космических экспери-ментов и способствовали внедрению спектральных методов в практику природоресурсных и экологических космических исследований.

По результатам измерений солнечным спектрометром КСС-2 (Буз-ников А.А.и др.), проведенным на ОС "Салют-4", впервые были получе-ны методом затменного зондирования атмосферы Земли данные о вер-тикальном распределении водяного пара в стратосфере и мезосфере на высотах от 30 до 60 км.

Большой вклад в организацию самолетных экспедиций при прове-дении подспутниковых измерений внесли О.Б. Васильев и В.С. Гришеч-кин, а в описание природных образований и дешефрирование космиче-ских изображений - работы Б.В. Виноградова и А.А. Григорьева.

В последние годы в лаборатории развиваются методы зондирова-ния средней атмосферы в условиях нарушения локального термодина-мического равновесия (Ю.М. Тимофеев, В.С. Косцов). Разработана ори-гинальная методика решения обратной задачи для неравновесной ат-мосферы, которая позволила впервые определить вертикальные про-фили температуры в диапазоне высот (40-120 км), а также колебатель-ные температуры и содержание СО2 по данным спутниковых экспери-ментов (проект CRISTA).

Важным достижением последних лет явились космические экспе-рименты (ДОС "МИР", 1998-1999 г.г.) по зондированию стратосферы с помощью методов затменного зондирования с использованием создан-ной в СПбГУ аппаратуры "Озон-Мир" (А.В. Поберовский, А.Е. Ковалев, В.В. Прохоров, А.З. Хрусталев и др.) Сравнение полученных верти-кальных профилей содержания озона и коэффициентов аэрозольного ослабления с независимыми измерениями (проекты MLS и HALOE) показали высокое качество экспериментальных данных и методик об-работки. Исследования по проекту "Озон-Мир" проводились в рамках российско-американского сотрудничества по проекту "NАSА-МИР".

Сотрудники лабаротории участвуют в работах по валидации спут-никовых измерениий малых газовых составляющих атмосферы (экспе-рименты GOME, MOPPIT), используя как собственные измерения об-щих содержаний СН4, СО, N2O, H2O (А.В. Поберовский, М.В. Макаро-ва), так и привлекая данные других организаций (ГГО, ИФА РАН, ИЭМ и др.) по содержаниям О3, NO2 (Ю.М. Тимофеев, Д.В. Ионов).

Развитие дистанционных методов зондирования атмосфер планет, особенно в части спутниковых исследований, невозможно без широкой кооперации научных коллективов. В течение многих лет лаборатория сотрудничает с ИФА РАН, ИЭМ, НПО "Планета", РКК "Энергия", ГОИ, ГГО и со многими зарубежными организациями (Потсдамская обсер-ватория, институт атмосферной химии, Берлинский и Бременский уни-верситеты (Германия), университеты г. Торонто (Канада) и Хельсинки (Финляндия), университет Вайоминга, институты и лаборатории NASA (США).



Назад Наверх