Информация о ходе выполнения проекта №14.613.21.0003

Развитие методов и средств дистанционного лазерного зондирования атмосферы для создания систем мониторинга с участием научно-исследовательских организаций СНГ

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 22 августа 2014 г. № 14.613.21.0003 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 5 в период с 01.07.2016 г. по 30.12.2016 г. выполнялись следующие работы.

1. Обобщение и оценка полученных результатов, в том числе:
   1. обобщение результатов исследований;
   2. сопоставление анализа научно-информационных источников и результатов теоретических и экспериментальных исследований;
   3. оценка эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем;
   4. анализ выполнения требований ТЗ на ПНИ;
   5. оценка полноты решения задач и достижения поставленных целей ПНИ.
2. Технико-экономическая оценка рыночного потенциала полученных результатов.
3. Рекомендации по использованию результатов проведенных ПНИ в реальном секторе экономики, а также в дальнейших исследованиях и разработках.
4. Разработка ТЗ на ОКР.
5. Проведение совместного семинара ИОА, ИФ Беларуси и КРСУ Кыргызстана по подведению итогов исследований и выработки рекомендаций по дальнейшему развитию и функционированию лидарной сети стран СНГ CIS-LiNet.
6. Подготовка публикаций по теме ПНИ.
7. Подготовка заявок на патентование.
8. Участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию промежуточных результатов ПНИ.
9. Проведение регулярных измерений в атмосфере в рамках работы сети стран СНГ CIS-LiNet , в том числе по заказам сторонних организаций.

При этом были получены следующие результаты.

В результате проведенных исследований выполнены ряд научно-методических мероприятий и получены следующие научные результаты.

Представлены обобщение и оценка результатов разработки и экспериментальных исследований экспериментального образца (ЭО) СКР-лидара для дистанционного определения вертикального распределения температуры в тропосфере; аэрозольно-рамановского сканирующего поляризационного лидара; унифицированных приемных телескопов для регистрации лидарных сигналов. Приведено сопоставление анализа научно-информационных источников и результатов экспериментальных исследований. Сопоставление заключалось как в интеркалибровке дистанционных средств с данными независимых наблюдений контактными средствами, так и с результатами других лидарных комплексов.

Для сопоставления результатов теоретических и экспериментальных исследований проводилось наземное лазерное зондирование тропосферы и использовались данные космического лидара CALIPSO траектория которого проходила над пунктом расположения наземного лидара. Как следует из проведенных совместных экспериментов, наблюдается хорошее согласие по определению высоты слоя перемешивания аэрозоля по данным космического и наземного аэрозольно-рамановского лидара.

Результаты зондирования СКР-лидаром по дистанционному определению высотных профилей температуры сопоставлялись с данными радиозондов, осуществляющих непосредственное контактное измерение температуры. Полученный результат подтверждает работоспособность аппаратуры и методики лидарных измерений температуры атмосферы с помощью отношения интенсивностей информативных участков чисто вращательных спектров СКР на молекулах азота и кислорода.

Проделана оценка эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем, которая показала, что разработанные экспериментальные образцы СКР-лидара для дистанционного определения вертикального распределения температуры в тропосфере; аэрозольно-рамановского сканирующего поляризационного лидара; унифицированных приемных телескопов для регистрации лидарных сигналов позволяют дистанционно контролировать оптико-физические и метеорологические параметры атмосферы. Кроме того, разработан проект технического задания (ТЗ) на опытно-конструкторскую работу (ОКР) «Разработка аппаратно-программного комплекса лазерного зондирования для дистанционного контроля оптико-физических и метеорологических параметров атмосферы».

Технико-экономическая оценка рыночного потенциала полученных результатов проведена на основе оценки экономической эффективности от опытной эксплуатации СКР-лидара для контроля температурной стратификации атмосферы. СКР-лидар по технико-экономической оценке можно сравнить с системой радиозондирования Vaisala, которая хорошо зарекомендовала себя как достаточно точный способ получения вертикального распределения температуры атмосферы. Как следует из оценок, стоимость оборудования СКР-лидара и системы радиозондирования Vaisala приблизительно одинаковая. Однако, расходные материалы, необходимые для проведения измерения с помощью системы радиозондирования Vaisala весьма дорогостоящие, в отличие от расходных материалов, необходимых для проведения измерения с помощью СКР-лидара. По нашим оценкам через 1 год эксплуатации (три измерения в день) СКР-лидар обойдется дешевле системы радиозондирования Vaisala в 3 раза, а через 5 лет в 12 раз.

Также при технико-экономической оценке рыночного потенциала полученных результатов рассмотрены отдельные компоненты самих лидарных комплексов, куда относятся система спектрального разделения вращательного спектра СКР, фотоприемный модуль для регистрации аналоговых сигналов в условиях сильных засветок, поляризационный блок по измерению матрицы обратного рассеяния, информационные блоки, включающие алгоритмы обработки сигналов.

В качестве рекомендаций полученные результаты могут быть востребованы следующими структурами и ведомствами РФ:
- МЧС при предотвращении или ликвидации последствий техногенных катастроф на предприятиях химической, газодобывающих и газоперерабатывающих предприятиях и т.п.
- МВД при проведении массовых мероприятий, обнаружении нелегального производства и хранения взрывчатых и опасных химических веществ, наркотиков; МО для контроля безопасности людей и техники, обнаружения закладок ВВ, химпрепаратов, контроля утечек токсичных соединений в процессе их транспортировки, переработки или уничтожения; Госнадзор при мониторинге безопасности вредных производств и продукции; Службы экологического контроля при мониторинге безопасности в промышленных зонах, постоянно действующих полигонах, территориях городов и т.п.; Службы безопасности на транспорте при контроле пассажиров, багажа и транспортных средств в аэропортах, железнодорожных вокзалах, автостанциях, метрополитене, морских портах; Метеослужбы различных стран, в том числе и Росгидромет.

Институт оптики атмосферы им. В.Е.Зуева СО РАН принял участие в работе Шестой Харбинской международной выставке научно-технических достижений (г.Харбин, Китай с 15 по 19 июня 2016 г.) на которой представил стенд с разработками средств дистанционного лазерного зондирования для контроля оптических и метеорологических параметров атмосферы и получил соответствующий диплом участника выставки.

В рамках реализации программы научного сотрудничества с научными организациями Франции (CIMEL Electronique, CNRS (Le Centre National de Recherche Scientifique, France), Институт оптики атмосферы принял участие в выставке «Научное партнерство Сибири и Франции», проходившей в г.Новосибирск в июне 2016 года в выставочном центре СО РАН. Институт удостоен диплома участника выставки за сотрудничество в области лазерного зондирования атмосферы.

В соответствие с календарным планом, проведен совместный семинар ИОА, ИФ Беларуси и КРСУ Кыргызстана по подведению итогов исследований и выработки рекомендаций по дальнейшему развитию и функционированию лидарной сети стран СНГ CIS-LiNet. Семинар проведен в г.Минске на базе Института физики НАН Беларуси, 03-07 октября 2016 г.

В процессе выполнения ПНИ все запланированные в календарном плане работы были проведены в полном объеме. Достигнуты фактически все заявленные показатели работы, получены достаточные результаты для продолжения исследований по заявленной тематике. Продолжение исследований может быть проведено в рамках нового проекта по разработке средств дистанционного зондирования с увеличенным ресурсом эксплуатации для более сложных климатических условий.

В соответствии с календарным планом и техническим заданием все поставленные задачи выполнены полностью.