Подробности

Категория: Хроника-октябрь-2016

Центральной аэрологической обсерватории — 75 лет

В 2016 г. исполнилось 75 лет Центральной аэрологической обсерватории (ЦАО), которая была создана 8 сентября 1941 г. на базе Аэрологической обсерватории Центрального института прогнозов (АО ЦИП) “...в целях быстрого проектирования, изготовления и испытания новых конструкций аэрометеорологических приборов и улучшения зондирования атмосферы в городе Москва”. В период Великой Отечественной войны научная работа велась в двух направлениях: в области разработки новых методов аэрологических наблюдений и в области конструирования приборов и проведения оперативных наблюдений, в том числе на территории, оккупированной противником, для службы погоды войск ПВО.

В 1943 г. Главное управление гидрометеорологической службы приняло решение о создании в ЦАО общесоюзного аэрологического центра, поскольку ранее исполнявший эту функцию Аэрологический институт в г. Павловск был варварски разрушен фашистами. Перед руководством обсерватории были поставлены две главные задачи: создать научно-методический центр, ответственный за состояние аэрологических наблюдений в стране, а также научно-исследовательский центр, имеющий широкие возможности для непосредственного проведения экспериментов в атмосфере с использованием самых современных средств аэрологических исследований.

В послевоенные годы Центральная аэрологическая обсерватория сыграла огромную роль в восстановлении и развитии сети станций по проведению аэрологических наблюдений в масштабе всей страны. Обсерватории были предоставлены новая техника, радиолокационные станции, самолеты, аэростаты.

В настоящее время научно-исследовательская работа в ЦАО проводится по следующим основным направлениям исследования атмосферы:

— высотное зондирование атмосферы, разработка прямых и косвенных методов наблюдения и контроля параметров атмосферы с помощью радиозондов, метеорологических ракет, самолетов-лабораторий, радио- и оптических локационных средств, космических аппаратов;

— экспериментальные и теоретические исследования верхней атмосферы и ионосферы, физики и химии свободной атмосферы, изучение механизма образования облаков и осадков с целью усовершенствования методов прогнозов метеорологических явлений и разработки методов активных воздействий на опасные метеорологические явления;

— исследования и мониторинг состояния озонового слоя Земли.

Многопрофильность работ всегда была характерна для ЦАО — одновременно с проведением наблюдений также разрабатывались новые приборы и новые методы для исследования атмосферы.

Радиозондирование остается приоритетным направлением в научной деятельности обсерватории. Проведена разработка новой системы радиозондирования на базе ГНСС ГЛОНАСС. Создана установка для автоматического запуска радиозондов без участия операторов. К традиционному баллонному зондированию добавилось измерение параметров атмосферы при помощи беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), которые применяются для тестирования новых датчиков для радиозондов и исследования химического состава пограничного слоя атмосферы. Проведены эксперименты по подъему БПЛА с помощью оболочки на высоту более 10 км с самостоятельным возвращением аппаратов к месту запуска. Разработан оригинальный датчик электрического поля, безынерционный микробарограф. Создана методика измерения высоты верхней границы облака при помощи оптического датчика радиозонда и измерения коэффициента ослабления солнечного света в атмосфере. Для определения интегрального содержания водяного пара развернута сеть прецизионных приемников ГНСС ГЛОНАСС/GPS и проводятся регулярные наблюдения с архивацией их результатов в базе данных. С целью повышения точности измерения температуры при аэрологическом зондировании создан алгоритм коррекции погрешностей вследствие негидростатических эффектов.

ЦАО постоянно проводит большую методическую работу, осуществляя закрепленную Росгидрометом за обсерваторией важную функцию методического руководства аэрологической сетью в нашей стране, контролируя сохранение репрезентативности данных аэрологических наблюдений.

Радиолокационное зондирование атмосферы. Значителен вклад сотрудников обсерватории в развитие отечественной радиолокационной метеорологии. В настоящее время на базе созданного при участии специалистов обсерватории метеорологического радиолокатора нового поколения ДМРЛ-С в ЦАО ведутся работы по развертыванию и эксплуатации крупномасштабной наблюдательной радиолокационной сети метеорологического и геофизического назначения, закреплено также и научно-методическое руководство этими работами с использованием специальной учебно-технической позиции “Шереметьево”. Создание такой сети ДМРЛ-С позволит повысить достоверность и оперативность краткосрочных и сверхкраткосрочных прогнозов погоды и опасных метеорологических явлений.

Самолет-метеолаборатория. В последние годы обсерватория включилась в решение новой задачи, поставленной перед коллективом, — создание современного поколения многоцелевых летающих метеорологических лабораторий для изучения тонкой структуры атмосферы. Возобновление научных исследований атмосферы с помощью самолетов-лабораторий является делом чести коллектива обсерватории, ведь развитие именно этого направления в 1970—1980-е годы позволило создать уникальные не имеющие аналогов в мире измерительные бортовые комплексы для изучения стратосферы и мезосферы, Д-области ионосферы, мезоструктуры термодинамических полей, микрофизических характеристик облачности, турбулентности атмосферы. С помощью самолетов-лабораторий были выполнены циклы работ по изучению строения струйных течений, структуры турбулентных зон в тропосфере, мезоструктуры полей температуры и ветра, полей облачности и осадков, атмосферных фронтов, энергетики циклонических образований, а также решены многие другие научные и прикладные задачи. Полученные экспериментальные результаты позволили ЦАО создать первые в мире мезомасштабные модели атмосферных фронтов.

Самолет-метеолаборатория, созданный в 2008—2013 гг. на базе самолета Як-42Д, позволяет измерять содержание малых газовых примесей (H₂O, O₃, CO₂, CO, CH₄, NO, NO₂, NO_y, N₂O) и определять распределение аэрозоля в тропосфере и стратосфере. С помощью самолета-метеолаборатории проводится геофизический мониторинг состава атмосферы, включающий контроль активных воздействий на облака и туманы с использованием самолетного лидара, валидацию спутниковых данных дистанционного зондирования Земли и дистанционных наземных измерений высоты верхней границы облаков с использованием доплеровских радиолокаторов, а также мониторинг трансграничного переноса загрязнений в атмосфере, мониторинг воздействий выбросов загрязняющих газов и аэрозолей крупных промышленных предприятий, расположенных на территории России, на химический состав тропосферы.

В 2014—2015 гг. проведен мониторинг переноса климатически активных короткоживущих примесей из промышленных регионов Российской Федерации и Западной Европы в Арктику.

Ракетное зондирование атмосферы. Регулярные пуски метеорологических ракет для получения данных о температуре, давлении, плотности и течениях в атмосфере на высоте до 90 км начались в 1951 г., причем научная и радиотехническая аппаратура для первой ракеты была разработана Центральной аэрологической обсерваторией Гидрометеослужбы СССР.

В дальнейшем был создан ряд твердотопливных метеорологических ракет: МР-12 (высота подъема 180 км), М-105 Б (высота подъема 90 км) и ММР-06 (высота подъема 60 км). Этими ракетами была оснащена сеть станций ракетного зондирования, охватывавшая Восточное полушарие — от архипелага Земля Франца-Иосифа до места расположения обсерватории Молодежная в Антарктике (8 наземных и 8 корабельных станций). Всего на станциях осуществлялось от 500 до 600 запусков ракет в год. Результаты ракетного зондирования позволили создать несколько версий стандартной атмосферы СССР (ГОСТ 4401-64, 4401-73, ГОСТ 22721-77 и ГОСТ 24631-81).

В последнее время в Центральной аэрологической обсерватории после очень долгого перерыва (с начала 1990-х годов) вновь начались работы по ракетному зондированию атмосферы.

После проведения государственных испытаний в декабре 2013 г. была завершена работа по созданию новой ракеты “Мера”. За разработку метеорологической ракеты класса DART для перспективного мобильного метеорологического ракетного комплекса коллектив тульского КБП был удостоен премии им. Б. С. Стечкина. Ракета выполнена двухступенчатой, с пассивной подкалиберной головной частью и отделяемым на малой высоте подъема стартовым ускорителем по схеме, созданной в КБП и дающей по сравнению с традиционными решениями существенный отрыв по характеристикам.

В настоящее время метод ракетного зондирования атмосферы является основным для проверки и внесения корректив в методику дистанционных методов спутникового зондирования.

Озонометрические наблюдения. В ЦАО ведутся работы по исследованию состояния озонового слоя, УФ-радиации и аэрозольного состава атмосферы. В 2009—2015 гг. в рамках проведения Федеральной целевой программы Росгидромета “Геофизика” был выполнен инвестиционный проект “Оснащение станций мониторинга озона высокоточными спектрометрами нового поколения”, цель которого заключалась в организации высокоточных измерений ультрафиолетовой радиации, общего содержания озона, диоксида азота во всей толще атмосферы для осуществления геофизического мониторинга состояния озонового слоя атмосферы. На озонометрических станциях Росгидромета введено в эксплуатацию 7 автоматизированных спектрометров mini–SAOZ (на стациях Анадырь, Жиганск, Салехард, Мурманск, Иркутск, Долгопрудный).

Микроволновое радиометрическое зондирование атмосферы. Разработаны и внедрены уникальные СВЧ-радиометрические комплексы, обеспечивающие непрерывные дистанционные измерения профилей температуры атмосферы, общего содержания водяного пара и количества жидкой воды облаках. Подобная информация важна для улучшения качества сверкраткосрочного прогноза погоды, прогноза опасных метеорологических явлений, для исследования острова тепла над мегаполисами и крупными промышленными объектами, при решении задач экологического и геофизического мониторинга, а также для валидации данных спутниковых приборов и данных самолета-метеолаборатории.

Ионосферное моделирование. Для исследования состояния ионосферы разработана технология оперативного мониторинга ее параметров на базе ассимиляционной модели и создан экспериментальный образец аппаратно-программного комплекса для решения таких важных военно-прикладных задач, как повышение точности определения навигационных параметров исследуемых объектов при использовании одночастотных приемников системы ГЛОНАСС в реальном времени на основе определения ионосферной составляющей задержки распространения радиосигнала; определение поправки к радиолокационной дальности в системах дистанционного зондирования поверхности Земли с космических аппаратов; выявление области пространственно-временных аномалий (возмущений) в распределении ионосферных параметров.

Созданные в ЦАО научные школы по изучению физики облаков и осадков, методов активных воздействий на атмосферные процессы, верхних слоев атмосферы, методов дистанционного зондирования атмосферы воспитали не одно поколение специалистов, которые возглавили в обсерватории передовые направления исследований. Воспитанники ЦАО работают в ведущих научно-исследовательских институтах Росгидромета, ведут преподавательскую деятельность в высших учебных заведениях, участвуют в работе многих международных метеорологических, геофизических, географических, климатических объединений, ассоциаций, комиссий, организаций: WMO, IUGG, IAMAP, COSPAR, ISSI, SCOSTEP, их научные труды известны как в нашей стране, так и за рубежом.

Сотрудники современной аэрологической обсерватории в г. Долгопрудный верны принципам, которые были заложены при ее создании, — разработка новых методов и средств аэрологических наблюдений, при этом ЦАО, по словам ее первого директора Г. И. Голышева, остается научно-исследовательским центром с широкими возможностями для непосредственного проведения экспериментов в атмосфере с помощью самых современных средств. Следует особо подчеркнуть, что достижениями, авторитетом и известностью среди отечественных и зарубежных научно-исследовательских институтов обсерватория обязана усилиям сотрудников нескольких поколений, многие из которых отмечены государственными премиями, ведомственными или правительственными наградами.

Поздравляем всех работников Центральной аэрологической обсерватории — и ветеранов, и молодых сотрудников, только что пришедших в обсерваторию, с юбилеем и желаем здоровья и дальнейших творческих успехов в достижении намеченных целей.