Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Приглашенный ученый Жузель Жён Франция
Номер договора
11.G34.31.0064
Период реализации проекта
2011-2013
Заведующий лабораторией
15
Количество специалистов
77
научных публикаций
4
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Лабораторией создается российский сегмент международной Пан-Арктической сети мониторинга параметров атмосферного водного цикла для решения задач валидации современных суперкомпьютерных климатических моделей. Ученые лаборатории занимаются прогнозированием на основе полученных данных скорости таяния вечной мерзлоты. С прагматической точки зрения такой прогноз может служить базисом для политических и экономических решений и принятия адекватных превентивных мер.

Название проекта: Науки о Земле. Физика климата и окружающей среды. Химия атмосферы. Гидрологический и углеродный циклы. Парниковый эффект, изменение климата и окружающей среды. Дистанционное зондирование атмосферы. Математическое моделирование

Приоритет СНТР: б, д


Цели и задачи

Направления исследований:

  • Дистанционное зондирование парниковых и загрязняющих атмосферу газов (спутниковые и наземные технологии)
  • Мониторинг изотопических трассеров атмосферного гидрологического цикла (субарктические, арктические регионы Сибири, Урала)
  • Мониторинг вертикальных профилей температуры, влажности, глубины сезонного протаивания активного слоя в зоне вечной мерзлоты Западной Сибири
  • Суперкомпьютерное моделирование атмосферного гидрологического цикла (изотопические версии моделей общей циркуляции атмосферы)

Цель проекта: Разработка и верификация/валидация суперкомпьютерной модели общей циркуляции атмосферы, включающей изотопологи молекулы воды в качестве трассеров водного цикла для задач прогнозирования динамики климатических изменений в Западной Сибири

Практическое значение исследования
  • Создана уникальная база данных наземных измерений in situ изотопических трассеров водного цикла в приземном слое атмосферы за период 2012–2017 гг. для задач верификации/валидации современных моделей общей циркуляции атмосферы в субарктических и арктических регионах Западной Сибири (55–70 с.ш.; 55–90 в.д.).
  • Предложен пионерский метод решения обратной задачи дистанционного зондирования атмосферы для определения относительной концентрации изотопологов водяного пара в атмосферном столбе с использованием ИК-Фурье спектрометров высокого разрешения наземного базирования.
  • Показано, что современная версия Европейской модели общей атмосферы ECHAM хорошо воспроизводит наблюдаемый температурный режим атмосферы и характеристики атмосферного гидрологического цикла в Западной Сибири как в прошлом (последние 50 лет), так и в настоящем (2012-2013 гг.) и перспективна для использования в полной климатической модели при моделировании климата будущего в арктических регионах.
  • В результате сравнительного анализа результатов спутникового и наземного зондирования атмосферы определена амплитуда сезонного цикла концентрации углекислого газа в атмосфере Западной Сибири и Урала, характеризующая относительно высокую мощность фотосинтеза региональных экосистем.
  • Накоплена база временных рядов данных измерений за период 2012–2017 гг. вертикальных профилей температуры и влажности, а также глубины сезонного протаивания активного слоя в зоне вечной мерзлоты на ключевых участках в тундре и лесотундре в районе г. Лабытнанги.
  • Новый модуль ORCHIDEE модели общей циркуляции атмосферы LMDZ-iso для описания теплового обмена в системе «атмосфера-поверхность» удовлетворительно воспроизводит наблюдаемые вертикальные профили температуры в активном слое в зоне вечной мерзлоты на ключевых участках в Ямало-Ненецком регионе.

Внедрение результатов исследования:

  1. Разработано оригинальное программное обеспечение FIRE-ARMS (Fine InfraRed Explorer for Atmospheric Radiation MeasurementS) для решения прямых и обратных задач переноса инфракрасного диапазона (теплового и ближнего ИК) в атмосфере. Программное обеспечение FIRE-ARMS применяется для решения обратных задач зондирования атмосферы с использованием данных современных ИК-Фурье спектрометров высокого разрешения спутникового базирования, таких как европейский IASI на спутнике METOP, японский TANSO/FTS на спутнике GOSAT и др.
  2. Разработан оригинальный макет полезной нагрузки на БПЛА для прецизионного мониторинга пограничного слоя атмосферы. Макет апробирован на Уральской атмосферной станции в Коуровке.

Образование и переподготовка кадров:

  • Организованы стажировки для молодых сотрудников Лаборатории – аспирантов и магистров – в ведущих европейских, российских и японских научных центрах: в Лаборатории наук о климате и окружающей среде Института Пьера Симона Лапласа (Франция), Институте полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера (Германия), Институте физики окружающей среды Бременского университета (Германия), Институте физики атмосферы им.А.М.Обухова РАН (Москва), Институте исследования атмосферы и океана Токийского университета (Япония).
  • Защиты: 3 кандидатские диссертации.
  • Проводится руководство диссертационными работами аспирантов и выпускными работами магистрантов УрФУ.
  • Разработаны и читаются курсы лекций для студентов УрФУ: «Физика и химия атмосферы», «Атмосферные аэрозоли», «Физика климата и окружающей среды», «Высокопроизводительные вычисления», «Компьютерное моделирование атмосферных процессов».
  • Подготовлена образовательная программа и лицензирована новая специальность – «Гидрометеорология» (бакалавриат) на физическом факультете Института естественных наук Уральского федерального университета. Первый набор студентов состоялся в сентябре 2014 г.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

  • Организовано 2 стационарных пункта российского сегмента международной пан-арктической инновационной сети мониторинга изотопических трассеров атмосферного гидрологического цикла: в г. Лабытнанги (работает с лета 2013 г.) и в г. Игарка (работает с лета 2015 г.). Два Арктических пункта лаборатории физики климата и окружающей среды УрФУ в г. Игарка, г. Лабытнанги и один пункт на Урале в с.Коуровка для мониторинга изотопических трассеров атмосферного водного цикла включены под номерами 56, 57 и 58 в электронный каталог 2018 г. международного проекта Pan-Eurasian Experiment PEEX: http://www.atm.helsinki.fi/peex/images/PEEX-catalogue-december13_reduced_locked.pdf

Другие результаты:

  • Получен совместный грант РФФИ – Японское общество продвижения науки 2016-2017 гг.
  • Получен грант РНФ 2018–2020 гг.
  • Лаборатория включена от УрФУ в международный консорциум; проект «Система наблюдения для мониторинга и верификации парниковых газов» данного консорциума получил финансовую поддержку от Евросоюза в рамках программы Горизонт 2020 (Horizon 2020) на период 2018-2019 гг.
Сотрудничество:

  • Лаборатория наук о климате и окружающей среде Института Пьера Симона Лапласа (Франция): совместные исследования в области мониторинга климатических параметров и моделирования атмосферной циркуляции и термического режима активного слоя в зоне вечной мерзлоты в регионах Западной Сибири, совместные проекты (Европейский проект: ACAHC2: «Атмосферная циркуляция и изменения гидрологического цикла Арктики» (Atmospheric circulation and Arctic hydrological cycle changes), 10.2015 – 12.2017 гг.), совместные публикации

1. Bastrikov V., Gribanov K., Steen-Larsen H. C., Masson-Delmotte V., Cattani O., Jouzel J., Zakharov V. Continuous measurements of atmospheric water vapor isotopes in Western Siberia (Kourovka, Russia). Atmospheric Measurement Techniques 7: 1763-1776 (2014).

2. Pommier M., Lacour J.-L., Risi C., Bréon F. M., Clerbaux C., Coheur P.-F., Gribanov K., Hurtmans D., Jouzel J., Zakharov V. Observation of tropospheric δD by IASI over western Siberia: comparison with a general circulation model. Atmospheric Measurement Techniques 7: 1581-1595 (2014).

3. Stukova O., Gribanov K., Zakharov V., Cattani O., Jouzel J. Precipitation water stable isotope measurements and analyses in Middle and Polar Ural. В G. G. Matvienko, O. A. Romanovskii (red.), Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering 9680: (2015).

  • Институт полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера (Германия): совместные исследования в области моделирования изотопических трассеров атмосферного водного цикла с использованием современной изотопической версии модели общей циркуляции атмосферы ЕСНАМ, совместные публикации

1. Butzin M., Werner M., Masson-Delmotte V., Risi C., Frankenberg C., Gribanov K., Jouzel J., Zakharov V. I. Variations of oxygen-18 in West Siberian precipitation during the last 50 years. Atmospheric Chemistry and Physics 14: 5853-5869 (2014).

2. Denisova N.Yu., Gribanov K.G., Werner M., Zakharov V.I. Climate modeling for Yamal territory using supercomputer atmospheric circulation model ECHAM5-wiso. 21st International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics, edited by G. G. Matvienko, O. A. Romanovskii, Proc. of SPIE 9680: 96806B (2015).

  • Институт исследования атмосферы и океана Токийского университета (Япония): совместные исследования в области дистанционного зондирования углеродсодержащих парниковых газов в атмосфере, совместные научные семинары с партнерами из Института исследований атмосферы и океана Токийского университета, Института математики и механики УрО РАН и Института промышленной экологии УрО РАН («UrFU/UTokyo Joint Seminar on Atmospheric Environment in West Siberia and the Arctic», Екатеринбург, УрФУ, 2016–2018 гг.), совместные проекты (грант РФФИ – Японское общество продвижения науки: № 16-51-50064 ЯФ_а «Исследование динамики парниковых газов при пожарах торфяников и эмиссии из болот Западной Сибири, c использованием метода совместного спутникового и наземного дистанционного зондирования» 2016-2017 гг.), совместные публикации

1. Rokotyan N.V., Imasu R., Zakharov V.I., Gribanov K.G., Khamatnurova M.Y. The amplitude of the CO2 seasonal cycle in the atmosphere of the Ural region retrieved from ground-based and satellite near-IR measurements. Atmospheric and Oceanic Optics 28(1): 49-55 (2015).

2. Khamatnurova M.Y., Gribanov K.G., Zakharov V.I., Rokotyan N.V., Imasu R. Regarding retrievals of methane in the atmosphere from IASI/Metop spectra and their comparison with ground-based FTIR measurements data. Proceedings of 23rd International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics 10466: 104666Y (2017).

  • Институт физики окружающей среды Бременского университета (Германия): совместные исследования в области дистанционного зондирования атмосферы ИК-Фурье спектрометрами высокого разрешения наземного базирования, совместные проекты (программа Horizon-2020, проект № 776810: “Observation-based system for monitoring and verification of greenhouse gases”, 2018–2020 гг.)
  • Институт математики и механики УрО РАН (Россия): совместные исследования в области разработки методов и алгоритмов решения обратных задач гиперспектрального зондирования атмосферы, совместные проекты (гранты РФФИ № 15-01-05984 А, № 16-51-50064, 2015–2017 гг., грант РНФ № 18-11-00024 «Методы решения некорректных обратных задач дистанционного зондирования атмосферы для восстановления изотопических трассеров водного и углеродного циклов», 2018–2020 гг.), совместные публикации

1. Skorik G.G., Vasin V.V., Gribanov K.G., Jouzel J., Zakharov V.I., Rokotyan N.V. Retrieval of vertical profiles of water vapor isotopes in the atmosphere based on infrared transmittance spectra of sunlight. Doklady Earth Sciences 454(2): 208-212 (2014).

2. Скорик Г.Г., Рокотян Н.В. ПО RVP-HDO (Retrieval of Vertical Profile of HDO). Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2016612440 от 26 февраля 2016 г.

  • Институт оптики атмосферы СО РАН (Россия): совместные исследования в области дистанционного зондирования атмосферы ИК-Фурье спектрометрами высокого разрешения спутникового и наземного базирования, совместные проекты (грант РНФ 2018-2020 № 18-11-00024 «Методы решения некорректных обратных задач дистанционного зондирования атмосферы для восстановления изотопических трассеров водного и углеродного циклов»), совместные публикации

1. Chesnokova T.Y., Chentsov A.V., Rokotyan N.V., Zakharov V.I. Impact of difference in absorption line parameters in spectroscopic databases on CO2 and CH4 atmospheric content retrievals. Journal of molecular spectroscopy 327: 171-179 (2016).


Скрыть Показать полностью
Dantec-Nedelec S., Ottle C., Wang T., Guglielmo F., Maignan F., Delbart N., Valdayskikh V., Radchenko T., Nekrasova O., Zakharov V., Jouzel J.
Testing the Capability of ORCHIDEE Land Surface Model to Simulate Arctic Ecosystems: Sensitivity Analysis and Site-Level Model Calibration. Journal of Advances in Modeling Earth Systems 9(2): 1212–1230 (2017).
Gribanov K., Jouzel J., Bastrikov V., Bonne J.-L., Breon F.-M., Butzin M., Cattani O., Masson-Delmotte V., Rokotyan N., Werner M., Zakharov V.
Developing a Western Siberia Reference Site for Tropospheric Water Vapour Isotopologue Observations Obtained by Different Techniques (in situ and remote sensing). Atmospheric Chemistry and Physics 14(12): 5943–5957 (2014).
Butzin M., Werner M., Masson-Delmotte V., Risi C., Frankenberg C., Gribanov K., Jouzel J., Zakharov V.I.
Variations of Oxygen-18 in West Siberian Precipitation During the Last 50 Years. Atmospheric Chemistry and Physics 14(11): 5853–5869 (2014).
Rokotyan N.V., Zakharov V.I., Gribanov K.G., Schneider M., Bréon F.-M., Jouzel J., Imasu R., Werner M., Butzin M., Petri C., Warneke T., Notholt J. A
Posteriori Calculation of δ18O and δD in Atmospheric Water Vapour from Ground-Based Near-Infrared FTIR Retrievals of H216O, H218O, and HD16O. Atmospheric Measurement Techniques 7(8): 2567–2580 (2014).
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Лаборатория орогенеза

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт земной коры Сибирского отделения Российской академии наук

Науки о Земле и смежные экологические науки

Иркутск

Писаревский Сергей Анатольевич

Австралия, Россия

2019-2021

Вычислительная лаборатория подземной физико-химической гидро-геомеханики

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова"

Науки о Земле и смежные экологические науки

Москва

Подладчиков Юрий Юрьевич

Россия

2019-2021

Лаборатория комплексного изучения и мониторинга геодинамических процессов в Курило-Камчатской зоне субдукции

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт физики Земли имени О. Ю. Шмидта Российской академии наук (ИФЗ РАН)»

Науки о Земле и смежные экологические науки

Москва

Шапиро Николай Михайлович

Франция, Россия

2018-2020