Экспедиция "Байкал-1999"

Озеро Байкал является одним из уникальнейших творений природы и, как отмечено во многих международных научных программах, естественной природной лабораторией для изучения изменений окружающей среды и климата. Поэтому понятно то внимание, которое уделяется исследованиям возможных механизмов его загрязнения, в том числе через систему атмосфера-озеро, путем воздушного переноса и осаждения примесей от промышленных предприятий, расположенных как в непосредственной близости, так и на значительных удалениях.

В последние годы Институт проводит в этом районе крупные комплексные экспедиции по исследованию особенностей формирования аэрозольных, газовых и ветровых полей атмосферы в акватории оз. Байкал в различных синоптических условиях.

До последнего времени исследования аэрозольных и газовых примесей проводилось в основном в приземном слое с использованием средств локального контроля, которые располагались либо в нескольких пунктах на побережье, либо на борту научного судна для изучения состава воздуха непосредственно в приводном слое над акваторией.

В 1998-1999 гг. на базе трех лабораторий Института: ЛОЗА (Лаборатория Оптического Зондирования Аэрозолей), ЛОА (Лаборатория Оптики Аэрозолей), ЛОП (Лаборатория Оптической Погоды), при поддержке Президиума СО РАН была организована экспедиция "Байкал" (научный руководитель - директор отделения, д.ф.-м.н. Панченко М.В.). Техническое оснащение экспедиции включало в себя средства дистанционного зондирования (лидар и шар-пилотная система измерения вектора скорости ветра) и средства локально наземного контроля: нефелометр, счетчики аэрозольных частиц (АЗ-5 и диффузионная батарея), сажемер, ультразвуковая акустическая метеостанция.

Основной научный вывод, полученный на основе анализа проведенных измерений, заключается в следующем: Сложный характер высотной структуры аэрозольных полей обусловлен специфическими особенностями циркуляции воздуха в горной котловине. При этом в большинстве случаев наблюдается слабая корреляция между наземными наблюдениями и вариациями высотного профиля коэффициента аэрозольного рассеяния. Аэрологические и лидарные измерения позволили сделать оценки вертикальной протяженности ячеек циркуляции, которые практически совпали. Нижняя граница ячеек находится на высоте 200-300 м, а верхняя - 1000-1300 м.

Начальник экспедиции - в.н.с. Балин Ю.С.

Стратификация атмосферы озера Байкал.

Регион оз.Байкал характеризуется существенными орографическими и термическими неоднородностями, что приводит к специфическому взаимодействию местных ветров с основным воздушным потоком. Так при самолетных наблюдениях учеными Института в котловине озера обнаружен феномен круговой циркуляции воздуха - тороидальный прибрежный вихрь, образующийся в результате действия двух факторов: термической неустойчивости и канального эффекта.

В дальнейшем специальные обследования выбросов Байкальского целлюлозно-бумажного комбината с помощью самолет-лаборатории "Оптик-Э" ИОА СО РАН показали сложный характер пространственного распределения содержания аэрозоля в атмосфере, когда наличие подобной циркуляции способствует высотному расслоению и переносу примесей вдоль береговой линии на многие десятки километров.

Стратификация атмосферы озера Байкал по данным самолетного, лазерного и шарпилотного зондирования.

Данные, полученные с помощью лидара "ЛОЗА-М"

Пространственно-временная структура аэрозольных полей, полученная на основе лидарных сигналов: верхняя часть в 10 часов, нижняя - в 11 часов

Пример суточного хода высотного распределения аэрозольного коэффициента рассеяния. so - приземное значение коэффициента рассеяния

Данные, полученные в результате шар-пилотных измерений

Проекция положения шара на поверхность Земли

Профили скоростей ветра на полигоне ст. Боярск

Профили направления ветра на полигоне ст. Боярск

Данные, полученные в результате наземных измерений

Временной ход метеорологических параметров (скорость ветра и температура) на основе данных акустической метеосистемы

Временной ход концентрации аэрозоля измеренный с помощью прибора А3-5, диффузной батареи, сажемера