Местонахождение УНУ:

• Федеральный округ: Сибирский
• Регион: Томская область
• 634055, г. Томск , пл. Академика Зуева, д. 1

Руководитель работ на УНУ:

• Бобровников Сергей Михайлович
• +7 (3822) 491482
• bsm@iao.ru

Установка предназначена для проведения регулярных измерений радиационно значимых атмосферных параметров на основе методов и технических средств активного и пассивного дистанционного оптического зондирования атмосферы с целью комплексных исследований физических механизмов атмосферных изменений. Многоканальный измерительный комплекс Сибирской лидарной станции, укомплектованный лазерными источниками, излучающими в спектральном диапазоне 266-1064 нм, и приёмными телескопами на основе зеркал диаметром 2,2; 1, 0,5 и 0,3 метра, позволяет получать оперативную информацию о вертикальном распределении ряда основных радиационно-значимых параметров атмосферы до высот ~80 км. На СЛС измеряются: оптические и микрофизические характеристики стратосферного аэрозоля (данные с 1986 г.), профили концентрации стратосферного озона (с 1989 г.) и температуры в стратосфере и мезосфере (с 1995 г.). Проводятся измерения оптических и геометрических характеристик облачности, включая облака верхнего яруса, как в ночное, так и в дневное время суток, а также профилей влажности в тропосфере. С использованием пассивных спектрофотометрических методов зондирования измеряется общее содержание озона, и двуокиси азота, общее влагосодержание и аэрозольная оптическая толща. Для измерения характеристик тропосферного аэрозоля и зондирования пограничного слоя атмосферы используются стационарный лидар ЛОЗА-S и мобильный лидар ЛОЗА-М2, последний позволяет производить экспедиционные измерения.  Потенциал уникального приемного зеркала СЛС диаметром 2,2 м, обеспечивая регистрацию сигналов упругого молекулярного рассеяния от 20 до 80 км и слабых сигналов комбинационного рассеяния от 0 до 30 км, позволяет оперативно получать непрерывный профиль температуры от поверхности Земли до мезосферных высот около 80 км.

По сравнению с другими лидарными обсерваториями России и мира, преимущество и уникальность СЛС определяется комплексным подходом к исследованиям радиационно-значимых параметров атмосферы: озон, газовые составляющие озоновых циклов, аэрозоль, характеристики облачности, влажность и температура. По числу одновременно измеряемых параметров СЛС не имеет аналогов ни в России, ни за рубежом. При этом СЛС является единственной действующей обсерваторией на территории России, где ведутся регулярные аэрономические наблюдения за средней атмосферой. В ходе выполнения проекта предполагается развивать технику и методику определения температуры по распределению интенсивностей линий чисто вращательного спектра спонтанного комбинационного рассеяния (СКР) на молекулах атмосферного азота и кислорода. В настоящее время этот метод является наиболее проработанным, в том числе участниками проекта, и имеет наибольшую популярность среди исследователей международного научного сообщества. Другой важной проблемой, которая может быть решена на базе модернизации существующего лидарного комплекса, является актуальная проблема контроля параметров верхней атмосферы и ионосферы на высотах 80-110 км на базе формирования опорных лазерных звёзд. Проведённые эксперименты и расчёты показывают, что использование мезосферного слоя натрия в качестве трассёра позволяет построить метод дистанционного определения температуры на высотах 80-110 км в зоне расположения ионосферных слоёв D и E, подвергаемых активному воздействию. Интенсивное свечение мезосферного слоя натрия при возбуждении резонансной флуоресценции дублета D2 можно использовать для создания лазерной опорной звезды, необходимой для работы систем адаптивной оптики при решении проблем передачи мощных лазерных пучков через атмосферу. При этом тот же лазерный источник может быть использован как для создания опорной звезды, так и для определения температуры ионосферы при лазерном зондировании. Таким образом, реализация поставленных задач позволит создать уникальную национальную лидарную обсерваторию, которая будет являться базовой основой по всем научно-техническим направлениям для других лидаров в России, а по основным параметрам превысит лучшие зарубежные образцы.

1. На основе комплексных исследований стратосферного аэрозоля показано, что в имеющихся в настоящее время спутниковых данных не учитывается значительное количество вулканического аэрозоля, располагающегося на высотах между тропопаузой и 15 км в средних и высоких широтах, и, соответственно, занижается полный радиационный форсинг вследствие извержения вулканов 2006-2011 г.г. С учетом этих оценок в простой климатической модели определен глобальный форсинг вулканического аэрозоля, составивший (–0,19 +- 0,09) Вт/м–2 за период после 2000 г. В результате получена оценка глобального похолодания, составившего 0,05–0,12C. Сделан вывод о том, что вулканические извержения 2006-2011 г.г. привели к более значительному похолоданию после 2000 г., чем следует из спутниковых данных, в которых не учитывается влияние вулканического аэрозоля на высотах ниже 15 км. 2. По результатам многолетний наблюдении на Сибирской лидарной станции (СЛС) ИОА СО РАН г. Томск разработана и постоянно дополняется региональная сезонная эмпирическая модель фонового стратосферного аэрозоля, которая включает в себя данные измерений 2000-2006г.г. и 2012-2016 г.г. Сезонная модель представлена в виде высотных профилей отношения рассеяния R(H) – отношение суммы коэффициентов обратного аэрозольного и молекулярного рассеяния к последнему. Обозначения профилей «зима» и «лето» подразумевают фактически зима + весна и лето + осень и включают соответственно месяцы с ноября по апрель и с мая по октябрь. Такое деление было принято с учетом особенностей общей циркуляции атмосферы и исходя из наблюдаемых средних различий содержания аэрозоля в эти периоды. 3. На основе региональной сезонной эмпирической модели фонового стратосферного аэрозоля на СЛС ИОА СО РАН выделены периоды повышенного содержания стратосферного аэрозоля после серии взрывных вулканических извержений 2006-2011 г.г. При этом в качестве критерия повышенного содержания стратосферного аэрозоля рассматриваются значения отношения рассеяния, превышающие коридоры среднеквадратичных отклонений значений R(H) фонового модельного профиля для соответствующего сезона.

• Разработка и развитие научных основ, методов и технических средств активного и пассивного дистанционного оптического зондирования атмосферы;
• Исследования физических механизмов изменений аэрозольно-газового состава и оптико-метеорологического состояния атмосферы на основе комплексного дистанционного оптического мониторинга.

Рациональное природопользование

ответ на большие вызовы с учетом взаимодействия человека и природы, человека и технологий, социальных институтов

Здание с шахтой высотного лидара с оборудованием; главное зеркало антенного комплекса Ø 2,2 м с транспортным устройством и дополнительные зеркала Ø 0,5 м и Ø 0,3 м
Фирма-изготовитель:  Завод оптического стекла НПО «Рубин», ЛОМО, СКБ НП «ОПТИКА» СО АН СССР, ИОА СО РАН
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Россия
Год выпуска:  1988
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Для высотного зондирования атмосферы. Диапазон высот регистрации лидарных сигналов: от поверхности до 80 км. Измерения вертикального распределения аэрозоля в высотном диапазоне (5-30) км, озона (5-35) км, температуры (0-80) км. Диаметр главного приемного зеркала 2,2 м; фокусное расстояние 10 м. Шахта высотного лидара предназначена для размещения и светоизоляции главного зеркала и систем регистрации лидарных сигналов, шахта сквозная от 1го до 4го этажа, с люком для вывода лазерного излучения в атмосферу и приема лидарных сигналов из атмосферы

Лазер «ЛОТИС» LS-2132T
Фирма-изготовитель:  ЛОТИС ТИИ
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Белоруссия
Год выпуска:  2007
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: В качестве источника лазерного излучения при зондировании атмосферного озона. Длина волн излучения: 1064, 532, 355 нм; энергия импульсов соответственно 200, 120, 45 мДж; Частота следования импульсов 20 Гц

Лазер «ЛОТИС» LS-2134UT
Фирма-изготовитель:  ЛОТИС ТИИ
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Белоруссия
Год выпуска:  2005
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: В качестве источника лазерного излучения при зондировании атмосферного аэрозоля, озона в тропосфере, температуры и характеристик облачности. Длина волн излучения: 1064, 532, 355, 266 нм; энергия импульсов соответственно 250, 150, 60, 50 мДж; Частота следования импульсов 15 Гц

Лазер «ЛОТИС» LS-2137U
Фирма-изготовитель:  ЛОТИС ТИИ
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Белоруссия
Год выпуска:  2011
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: В качестве источника лазерного излучения для  зондирования параметров атмосферы. Длина волн излучения: 1064, 532, 266 нм; энергия импульсов соответственно 700, 400, 120 мДж; Диаметр выходного излучения - 8 мм; Расходимость - 1мрад; Частота следования импульсов 10 Гц.

Лазер «ЛОТИС» LS-2147L-20
Фирма-изготовитель:  ЛОТИС ТИИ
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Белоруссия
Год выпуска:  2018
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Лазер предназначен для установки в приемо-передатчик лидара. Основные характеристики: Лазер LS-2147L-20. Энергия для 355нм 270 мДж. Длительность импульса 15-17 нс. Частота повторения 20 Гц. Расходимость 0.7 мрад, Диаметр выходного пучка: 8 мм. Потребляемая лазером мощность - 2 кВт.

Лазер Powerlight 9030
Фирма-изготовитель:  Continuum
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Соединённые Штаты Америки
Год выпуска:  2006
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: В качестве источника лазерного излучения для зондирования температуры по сигналам обратного упругого и комбинационного рассеяния. Энергия в импульсе – 1.6 Дж (1064 нм); 0,8 Дж (532 нм); 0,4 Дж (355 нм); Частота повторения – 30 Гц

Лазер твердотельный Q-smart
Фирма-изготовитель:  Quantel
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Франция
Год выпуска:  2014
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Лазер предназначен для установки в приемо-передатчик лидара. Основные характеристики: Лазер LS-2131M-20 Энергия для 1064нм 850 мДж для 532нм 430 мДж для 355 нм 230 мДЖ Длительность импульса 7-9 нс Частота повторения 10 Гц. Расходимость 1.5 мрад Диаметр выходного пучка, 5 мм

Лазер эксимерный LPX-120i
Фирма-изготовитель:  Lambda Physik Gmbh
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Германия
Год выпуска:  1998
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: В качестве источника лазерного излучения при зондировании стратосферного озонового слоя и влажности. Смесь XeCl. Длина волны излучения лазера 308 нм и его первая стоксовая компонента преобразования в ячейке с водородом – 353 нм. Энергия импульсов излучения, 100 мДж и 50 мДж, соответственно, частота следования импульсов 50-100 Гц

Многоканальный фотонный анализатор PMA-12 с адаптером (Спектрометр)
Фирма-изготовитель:  Hamamatsu
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Япония
Год выпуска:  2020
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Многоканальный фотонный анализатор РМА-12  – спектрометрический комплекс с матричным приемником, позволяющим без сканирования получать в цифровом виде спектры пропускания, отражения и флуоресценции.

Перестраиваемый твердотельный лазер LX329
Фирма-изготовитель:  СОЛАР ЛС
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Белоруссия
Год выпуска:  2020
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Лазер предназначен для установки в приемо-передатчик лидара. Основные характеристики: основная частота     700…980 нм. Вторая гармоника     350…490 нм. Третья гармоника      235…320 нм. Длительность импульса -      7…30  нс.

Установка для высоскоростного анализа флуоресценции iStarShamrock
Фирма-изготовитель:  Andor Technologies
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Ирландия
Год выпуска:  2009
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Многоканальный анализатор спектра на основе дифракционного спектрографа и стробируемой ПЗС камеры с усилителем яркости. Автоматизированный спектрограф Shamrock SR-500i (компания Andor Technologies). На выходе спектрографа в области локализации спектра установлен фотокатод стробируемой видеокамеры с усилителем яркости серии iStar (компания Andor Technologies), позволяющей осуществлять по пиксельное детектирование сигнала, как в режиме счёта фотонов, так и в режиме накопления заряда. Тип     Черни-Тернер Относительное отверстие    F/6,5; Фокусное расстояние, мм    500; Коэффициент пропускания (250–270нм), %  50;