Местонахождение УНУ:

• Федеральный округ: Сибирский
• Регион: Красноярский край
• 663249, г. Туруханск, Средне-Енисейский ОЭП, 25 км. западнее п. Зотино

Руководитель работ на УНУ:

• Панов Алексей Васильевич
• +7 (391) 2494447
• alexey.v.panov@gmail.com

На базе обсерватории «ZOTTO» - станции интеграционных атмосферных наблюдений в среднетаежной подзоне Сибири (60°48' С.Ш.; 89°23' В.Д.), cовместными усилиями ученых и специалистов ИЛ СО РАН (Красноярск) и общества Макса Планка (Германия) проводятся круглогодичные высокоточные измерения концентраций парниковых газов (CO2, CH4, CO, NO, NO2, NOx, O3), аэрозольного состава и метеорологических параметров в пограничном слое атмосферы. Основа инфраструктуры обсерватории - металлическая мачта высотой 302 м, где на профиле высот (4, 52, 92, 156, 227 и 301 м) расположены метеорологические датчики и ряд воздухозаборников, соединенных системой трубопроводов с анализаторами лабораторного модуля расположенного у основания мачты. Высота мачты позволяет исследовать относительно однородную часть атмосферы - пограничный слой (ПСА), давая возможность оценки поверхностных потоков парниковых газов, интегрированных над обширной территорией Центральной Сибири. Для масштабирования интеграционных оценок обменных потоков парниковых газов, измерения обсерватории сопряжены с локальными оценками стоков/источников CO2/CH4 в разных биоклиматических провинциях бассейна реки Енисей (региональная сеть измерений чистого экосистемного обмена (NEE) “KrasFLUX”): зрелый северотаежный лиственичник (64°12' С.Ш.; 100°27' В.Д.); лесо-болотные комплексы - сосновый лес и верховое болото (высокий рям) (60°48' С.Ш.; 89°22' В.Д.); темнохвойная тайга (60°01' С.Ш.; 89°49' В.Д.); лесотундра (п. Игарка; 67°28' С.Ш.; 86°29' В.Д.). Перечень оборудования, размещенного на высотной мачте и в лабораторном модуле обсерватории: 1.    Анализатор метана, диоксида углерода и водяного пара EnviroSense 3000i фирма- производитель PICARRO INC., США; 2.    Анализатор угарного газа (Aerolaser), Aerolaser GmbH, Германия; 3.    Анализатор угарного газа APMA-370, HORIBA Ltd., Япония; 4.    Конденсационный счетчик частиц CPC 3760A с зарядником частиц TSI, St. Paul, MN, США; 5.    Интегрирующий нефелометр TSI 3563, TSI, St. Paul, MN, США; 6.    Абсорбционный фотометр PSAP, Radiance Research in Seattle, WA, США; 7.    Фотометрический анализатор озона DASIBI 1008-AH, фирма- производитель Dasibi Environmental corp., США; 8.    Хемилюминесцентный анализатор NO, NO2 и NOх TE42C-TL, фирма- производитель Thermo Electron Corporation, США; 9.    Спектрометр MS-260i, фирма- производитель Oriel Inc., США; 10.    Пробоотборник собственной разработки для регулярного отбора аэрозольных фильтровых проб; 11.    Ультразвуковые анемометры-термометры Solent-R3, фирма-производитель Gill Instruments, Англия; 12.    Датчики температуры и влажности KPK1/6-ME-H38, фирма – производитель MELA Sensortechnik, Германия; 13.    Датчики измерения потоков тепла с поверхности почвы Rimco HP3/CN3 фирма-производитель: McVan Instruments, Австралия; 14.    Радиометры CNR 1, фирма – производитель Kipp&Zonen, Голландия; 15.    Датчики ФАР- радиометр моделъ PAR lite, фирма – производитель Kipp&Zonen, Голландия; 16.    Мембранные датчики атмосферного давления 61202V, фирма – производитель R.M. Young Company, США; 17.    Датчики почвенной влажности Theta Probe ML2x, фирма – производитель Delta-TDevices Ltd, Англия; 18.    Почвенные термометры 902830 – Pt100 , фирма – производитель JUMO, Германия; 19.    Измерители осадков 5.4032.45.009, фирма – производитель ADOLF Thies, Германия. 20.    Датчики инсоляции BF3H, фирма – производитель Delta-T Devices, Великобритании.

В отличие от локальных наземных оценок, принятых в основу восходящей (“bottom-up”) стратегии исследования углеродного баланса, сигнал, фиксируемый на высоте ПСА, представляет для исследователей намного большую ценность и информативность, так как дает интегрированную оценку обменных потоков углерода, как природного так и антропогенного происхождения. Такая стратегия исследований - нисходящая (“top-down”), обеспечивает оценку углеродного баланса на уровне региона и целого континента. Измерения парниковых газов с высотных мачт (> 200 м) позволяют исследовать относительно однородную часть атмосферы – пограничный слой, что дает возможность ассимиляции результатов в глобальных моделях. Первые подобные измерения были запущены в 1990-х годах в США и в Венгрии, и в течение двух последних десятилетий сеть мониторинговых станций была расширена в Европе (проект CHIOTTO). С 2006 года в Сибири совместными усилиями общества Макса Планка (Германия) и ИЛ СО РАН (Красноярск) проводятся круглогодичные высокоточные измерения газо-аэрозольного состава в ПСА с помощью уникального комплекса научного оборудования на базе 300-м мачты обсерватории “ZOTTO”. Лесные экосистемы Сибири в качестве природных поглотителей атмосферного углерода сравнительно мало изучены, поэтому высокочастотные измерения синоптических флуктуаций содержания парниковых газов в сочетании с локальными оценками обменных потоков (стоков/источников) углерода в ключевых типах экосистем необходимы для ассимиляции в модельных расчетах баланса углерода как регионального, так и глобального масштаба. Для ИЛ СО РАН обсерватория “ZOTTO” — не просто уникальный научный объект, но полигон международных междисциплинарных исследований. Обсерватория координируется целым консорциумом исследовательских и образовательных институтов России (ИЛ СО РАН; ИФА РАН; СпБГУ; СФУ) и Германии (Институт биогеохимии Макса Планка (Йена); Институт химии Макса Планка (Майнц); Институт тропосферных исследований (Лейпциг)). Сама идея создания подобной исследовательской станции возникла в 2000 г., строительство же, осложненное удаленностью участка от транспортных путей и индустриальных центров, фактически продолжалось два года. «Сердце» обсерватории — металлическая мачта высотой 302 м, на которой установлены метеоприборы и воздухозаборники для отбора образцов воздуха с различных высот для последующего анализа на комплексной измерительной системе, установленной в лабораторном модуле обсерватории. Современная научная аппаратура позволяет получить данные по концентрациям основных парниковых газов, соотношению в них изотопов углерода, азота и кислорода, определить микрофизические, химические и оптические свойства атмосферного аэрозоля. Благодаря этому можно оценить циркуляцию углерода, определить механизм атмосферного переноса воздушных масс, выявить антропогенные и биогенные источники парниковых газов и аэрозоля атмосферы в фоновых природно-климатических условиях Сибири. Частота и спектр регистрируемых параметров на станции позволяет фиксировать континентальный интеграционный сигнал в процессах атмосферно-экосистемного обмена над значительной территорией Сибири и Северной Евразии. Для масштабирования интеграционных оценок потоков парниковых газов, измерения обсерватории сопряжены с локальными оценками обменных потоков (стоков/источников) CO2/CH4 в разных биоклиматических провинциях бассейна реки Енисей (региональная сеть измерений чистого экосистемного обмена (NEE) “KrasFLUX”): зрелый северотаежный лиственичник (64°12' С.Ш.; 100°27' В.Д.); лесо-болотные комплексы - сосновый лес и верховое болото (высокий рям) (60°48' С.Ш.; 89°22' В.Д.); темнохвойная тайга (60°01' С.Ш.; 89°49' В.Д.); лесотундра (п. Игарка; 67°28' С.Ш.; 86°29' В.Д.). Новизна и масштаб проводимых исследований: интеграция нисходящей (“top-down”) и восходящей (“bottom-up”) стратегий исследования углеродного баланса - локального и регионального масштабов оценки – является пионерным в своей области и не имеет аналогов на территории РФ. Измерения на базе обсерватории призваны внести значительный вклад в область исследований изменений природной среды стратегически важного бореального/субарктического региона России и подготовить основу для реализации дальнейших исследований и научных проектов.

(1) Проведен анализ суточных и сезонных вариаций концентраций диоксида углерода (СО2) и метана (CH4) в ПСА Средней Сибири (2009-2014 гг), проанализировано ежегодное увеличение и долговременный линейный тренд (2006 – 2013 гг) содержания диоксида углерода атмосферы (Тимохина и др., 2015 а, б, в). Установлено, что в фоновых природно-климатических условиях Средней Сибири наблюдается устойчивый рост концентрации атмосферного СО2, на уровне 1.68 ppm/год. (2) Проведен анализ суточных и сезонных вариаций микрофизических, химических и оптических свойств аэрозоля атмосферы и приемных концентраций моноксида углерода (СО) над лесными экосистемами Средней Сибири. Выявлен ежегодный вклад пожарных эмиссий в газо-аэрозольный состав атмосферы (Панов и др., 2011; Heintzenberg et al., 2011; Vasilieva et al., 2011; Панов и др., 2013; Chi et al., 2013; Panov et al., 2016). (3) Проведена оценка биотических и географических источников формирования атмосферного аэрозоля в ПСА Средней Сибири (Heintzenberg et al., 2013), исследован состав углеродсодержащей фракции аэрозоля (Михайлов и др., 2015). (4) Проведена оценка аэрозольного состава атмосферы, формируемого в условиях средних и высоких широт Евразии, выявлены существующие сигналы в его формировании с оценкой природы их происхождения (Heintzenberg et al., 2013; Панов и др., 2015). (5) Посредством биомаркерного анализа (лигнин/фенольные соединения) был оценен вклад разных таксономический групп (голосеменные/покрытосеменные) и тканей растений (древесные/недревесные) в формирование аэрозольной фракции от лесных пожаров в Средней Сибири (Panov et al., 2016).

• Круглогодичные высокочастотные исследования синоптических флуктуаций концентраций основных парниковых газов (CO2, CH4, CO, NO, NO2, O3) в ПСА;
• Мониторинг общего содержания СО, NO2, O3 в вертикальном столбе атмосферы;
• Оценка изотопного состава парниковых газов для диагностики источников их географического и биотического формирования;
• Измерения обменных потоков углерода (CO2/CH4) в экосистемах основных биоклиматических провинций бассейна р. Енисей (северотаежный лиственичник, лесо-болотные комплексы, темнохвойная тайга, лесотундра);
• Изучение микрофизических, химических и оптических свойств атмосферного аэрозоля в ПСА, выявление климатологически значимых источников его формирования;
• Изучение микро- и мезоклиматических условий в районе исследований;
• Стационарные исследования углерода (DOC, DIC, POC, pCO2, pCH4) в реках дренирующих ключевые биомы;
• Комплексные экологические исследования (лесобиологические, геоботанические, эдафические, дендрохронологические и пр.).

Рациональное природопользование

противодействие техногенным, биогенным, социокультурным, информационным угрозам, терроризму

Абсорбционный фотометр PSAP
Фирма-изготовитель:  Radiance Research
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Соединённые Штаты Америки
Год выпуска:  2005
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Измерение оптических свойств атмосферного аэрозоля, содержание частиц сажи

Анализатор метана, диоксида углерода и водяного пара EnviroSense 3000i
Фирма-изготовитель:  PICARRO INC.
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Соединённые Штаты Америки
Год выпуска:  2007
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Измерение концентрации метана, диоксида углерода и водяного пара в атмосфере

Анализатор угарного газа Aerolaser
Фирма-изготовитель:  Aerolaser GmbH
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Германия
Год выпуска:  2005
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Измерение концентрации СО в атмосфере

Анализатор угарного газа APMA-370
Фирма-изготовитель:  HORIBA Ltd.
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Япония
Год выпуска:  2007
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Измерение концентрации СО в атмосфере

Газоанализатор CH4 Li-7500
Фирма-изготовитель:  Li-Cor
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Соединённые Штаты Америки
Год выпуска:  2010
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Измеряет концентрацию метана в атмосферном воздухе

Газоанализатор СО2 и водяного пара Li-7200
Фирма-изготовитель:  Li-Cor
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Соединённые Штаты Америки
Год выпуска:  2010
Количество единиц:  3
Назначение, краткая характеристика: Измеряет концентрацию диоксида углерода и водяного пара в атмосферном воздухе

Интегрирующий нефелометр TSI 3563
Фирма-изготовитель:  TSI
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Соединённые Штаты Америки
Год выпуска:  2005
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Измерение оптических коэффициентов атмосферного аэрозоля

Комплексы метеорологического оборудования
Фирма-изготовитель:  Vaisala
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Финляндия
Год выпуска:  2011
Количество единиц:  6
Назначение, краткая характеристика: Измерение метеорологических элементов

Конденсационный счетчик частиц CPC 3760A
Фирма-изготовитель:  TSI
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Соединённые Штаты Америки
Год выпуска:  2005
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Измерение содержания аэрозольных частиц в атмосфере