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

Жузель Жён Франция
Номер договора
11.G34.31.0064
Период реализации проекта
2011-2013
Заведующий лабораторией

По данным на 01.11.2022

12
Количество специалистов
86
научных публикаций
5
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

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

Научные результаты:

  1. Предложен оригинальный 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.
  2. Накоплены временные ряды уникальных данных наземных измерений in situ изотопических трассеров водного цикла в приземном слое атмосферы за период 2012-2020 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.). 
  3. Показано, что современная версия Европейской модели общей циркуляции атмосферы ECHAM хорошо воспроизводит наблюдаемый температурный режим атмосферы и характеристики атмосферного гидрологического цикла в Западной Сибири как в прошлом (последние 50 лет), так и настоящем, и перспективна для использования в полной климатической модели при моделировании климата будущего в Арктических регионах.
  4. Путем сравнительного анализа результатов спутникового и наземного зондирования атмосферы определена амплитуда сезонного цикла концентрации углекислого газа в атмосфере Урала и Западной Сибири, характеризующая относительно высокую мощность фотосинтеза региональных экосистем.
  5. Накоплены временные ряды данных измерений вертикальных профилей температуры и влажности, а также глубины сезонного протаивания активного слоя в зоне вечной мерзлоты на ключевых участках в тундре и лесотундре в Ямало-Ненецком регионе за период 2012-2020 гг.
  6. Показано, что 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.
  7. Предложены пионерский метод и алгоритм решения обратной задачи гиперспектрального спутникового зондирования атмосферы для определения вертикальных профилей концентрации оптически активных газов с одновременным использованием атмосферных спектров теплового и ближнего ИК-диапазонов высокого разрешения.

Внедрение результатов исследования:

  • 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.
  • Разработан оригинальный макет полезной нагрузки на БПЛА для мониторинга пограничного слоя атмосферы. Макет апробирован на Уральской атмосферной станции в Коуровке (Россия). 

Образование и переподготовка кадров:

  • По инициативе лаборатории в департаменте Наук о Земле и Космосе Института естественных наук Уральского федерального университета подготовлена образовательная программа и лицензирована новая специальность - «Гидрометеорология».
  • Сотрудниками лаборатории разработаны и читаются курсы: «Физика и химия атмосферы», «Атмосферные аэрозоли», «Физика климата и окружающей среды», «Высокопроизводительные вычисления», «Компьютерное моделирование атмосферных процессов».
  • 7 молодых сотрудников лаборатории прошли стажировку в ведущих Европейских и Японских научных центрах: Лаборатория наук о климате и окружающей среде Института Пьера Симона Лапласа (Франция), Институт полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера, Институт физики окружающей среды Бременского университета (Германия), Институт исследования атмосферы и океана Токийского университета (Япония).
  • Подготовлены и защищены 3 кандидатские диссертации.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

  • В тундре и лесотундре Ямало-Ненецкого региона выбраны и оборудованы ключевые участки для проведения непрерывного мониторинга вертикальных профилей температуры и влажности активного слоя в зоне вечной мерзлоты, а также сезонных измерений глубины протаивания активного слоя. Мониторинг ведется с лета 2013 г.
  • Организованы 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.).
  • Лаборатория включена в состав нового структурного подразделения Уральского федерального университета - карбоновый полигон «Урал-Карбон», организованный в 2021 г.

Другие результаты:

  • Получен совместный грант РФФИ и Японского общества продвижения науки (2016-2017 гг.).
  • Получен грант РНФ (2018–2020 гг.).
  • Лаборатория включена от Уральского федерального университета 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:

Лабораторией подготовлено соглашение между Институтом естественных наук и математики Уральского федерального университета и Институтом исследования атмосферы и океана Токийского университета (Япония) на пятилетний период, начиная с ноября 2018 г., в рамках которого проводятся совместные исследования, обмен молодыми сотрудниками, проведение совместных семинаров.  

Скрыть Показать полностью
Alberti, C., Tu, Q., Hase, F., Makarova, M. V., Gribanov, K., Foka, S. C., Zakharov, V., Blumenstock, T., Buchwitz, M., Diekmann, C., Ertl, B., Frey, M. M., Imhasin, H. K., Ionov, D. V., Khosrawi, F., Osipov, S. I., Reuter, M., Schneider, M., & Warneke, T.
Investigation of spaceborne trace gas products over St Petersburg and Yekaterinburg, Russia, by using COllaborative Column Carbon Observing Network (COCCON) observations. Atmospheric Measurement Techniques, 15(7), 2199-2229. https://doi.org/10.5194/amt-15-2199-2022
Zadvornykh, I. V., Gribanov, K. G., Denisova, N. Y., Zakharov, V. I., & Imasu, R.
Method for Retrieval of the HDO/H2O Ratio Vertical Profile in the Atmosphere from Satellite Spectra Simultaneously Measured in Thermal and Near-IR Ranges. Atmospheric and Oceanic Optics, 34(2), 81-86. https://doi.org/10.1134/S1024856021020123
Chesnokova, T. Y., Makarova, M. V., Chentsov, A. V., Kostsov, V. S., Poberovskii, A. V., Zakharov, V. I., & Rokotyan, N. V.
Estimation of the impact of differences in the CH4 absorption line parameters on the accuracy of methane atmospheric total column retrievals from ground-based FTIR spectra. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 254, [107187]. https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2020.107187
Wei, Z., Lee, X., Aemisegger, F., Benetti, M., Berkelhammer, M., Casado, M., Caylor, K., Christner, E., Dyroff, C., García, O., González, Y., Griffis, T., Kurita, N., Liang, J., Liang, M. C., Lin, G., Noone, D., Gribanov, K., Munksgaard, N. C., ... Yoshimura, K.
A global database of water vapor isotopes measured with high temporal resolution infrared laser spectroscopy. Scientific Data, 6, [302]. https://doi.org/10.1038/sdata.2018.302
Zadvornykh, I. V., Gribanov, K. G., Zakharov, V. I., & Imasu, R.
Methane Vertical Profile Retrieval from the Thermal and Near-Infrared Atmospheric Spectra. Atmospheric and Oceanic Optics, 32(2), 152-157. https://doi.org/10.1134/S1024856019020179
S. Dantec-Nedelec, C. Ottle , T. Wang, F. Guglielmo, F. Maignan, N. Delbart, V. Valdayskikh, T. Radchenko, O. Nekrasova, V. Zakharov, and J. Jouzel
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, 1212–1230, doi:10.1002/2016MS000860.
K. Gribanov, J. Jouzel, V. Bastrikov, J.-L. Bonne, F.-M. Breon, M. Butzin, O. Cattani, V. Masson-Delmotte, N. Rokotyan, M. Werner, and V. Zakharov
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, 5943-5957, 2014 / doi:10.5194/acp-14-5943-2014.
M. Butzin, M. Werner, V. Masson-Delmotte, C. Risi, C. Frankenberg, K. Gribanov, J. Jouzel, and V. I. Zakharov
Variations of oxygen-18 in West Siberian precipitation during the last 50 years // Atmospheric Chemistry and Physics, 14, 5853-5869, 2014 / doi:10.5194/acp-14-5853-2014.
N. V. Rokotyan, V. I. Zakharov, K. G. Gribanov, M. Schneider, F.-M. Bréon, J. Jouzel, R. Imasu, M. Werner, M. Butzin, C. Petri, T. Warneke, and J. Notholt
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, 2567-2580, 2014 / doi:10.5194/amt-7-2567-2014.
V. Gryazin, C. Risi, J. Jouzel, N. Kurita, J. Worden, C. Frankenberg, V. Bastrikov, K. Gribanov, and O. Stukova
To what extent could water isotopic measurements help us understand model biases in the water cycle over Western Siberia // Atmospheric Chemistry and Physics, 14, 9807-9830, doi:10.5194/acp-14-9807-2014, 2014.
Фотоальбомы
Вторник , 03.12.2019
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Лаборатория «Здоровье почв»

Южный федеральный университет - (ЮФУ)

Науки о Земле и смежные экологические науки

Ростов-на-Дону

Вонг Минг Хунг

Гонконг, Великобритания

2022-2024

Лаборатория «Нелинейная гидрофизика и природные катастрофы»

Тихоокеанский океанологический институт им. В. И. Ильичева Дальневосточного отделения РАН - (ТОИ ДВО РАН)

Науки о Земле и смежные экологические науки

Владивосток

Пелиновский Ефим Наумович

Россия

2022-2024

Лаборатория городской экологии и климата

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова - (МГУ)

Науки о Земле и смежные экологические науки

Москва

Кулмала Маркку Тапио

Финляндия

2021-2023