Самолет-лаборатория "Оптик"

Самолет-лаборатория Ту-134 "Оптик" предназначен для измерений оптических и метеорологических параметров атмосферы, состава воздуха, зондирования подстилающей поверхности, включая водную.

Преимущества
Самолет-лаборатория оснащен средствами дистанционного зондирования: лидарами, спектрофотометрами и т.д., что позволяет решать широкий круг экологических задач: от исследований трансграничного и регионального переноса загрязняющих средств до паспортизации отдельных источников загрязнений на территории городов, поиска утечек газо- и нефтепродуктов, регистрации очагов загрязнений подстилающей поверхности.
Самолет-лаборатория полностью автономен.
По своим базовым характеристикам «Оптик» соответствует лучшим зарубежным аналогам, имеющимся в США: WP-3D «Orion» (NOAA), «Electra» (NASA).Аналогов в России нет.
Рабочий диапазон высот 0-12000 м, скорость полета 250-650 км/час, дальность 2700-3400 км.

Области применения: Мониторинг атмосферы и подстилающей поверхности.

Состав измерительного комплекса:
- метеокомплекс;
- аэрозольный комплекс (фотоэлектрический счетчик, диффузионная батарея, нефелометр со средствами термо- и гигрооптики, фильтроустановка);
- газоаналитический комплекс;
- лидар "Макрель-2";
- спектрофото-радиометрический комплекс;
- тепловизор ;
- бортовая система регистрации;
- навигационный комплекс.

Измеряемые параметры:
- температура воздуха и ее флуктуации;
- влажность воздуха;
- давление воздуха;
- скорость и направление ветра, их флуктуации;
- счетная и массовая концентрации аэрозоля;
- дисперсный состав аэрозоля в диапазоне размеров 0.005-10.0 мкм;
- химический состав аэрозоля (ионы: F , NH , NO , SO , Cl , Na , K , Cd , As ; элементы: Al, Co, Cr, Mo, Ni, Ti, Zn, B, Si, Ag, Ba, Br, Cu, Pb, Sn, V, Mn, Mg, Fe, Ga, W, Ca, Hg, Sb, In, Be);
- коэффициент аэрозольного рассеяния под углом 45^о (λ=0.42;0.52;0.61 мкм);
- степень поляризации на этих же длинах волн;
- содержание летучих компонент аэрозоля в диапазоне 10-400 С;
- газы: аммиак, ацетилен, ацетон, бензин, бензол, ксилол, озон, оксид и диоксид азота, оксид и диоксид углерода, сернистый ангидрид, сероводород, толуол, хлор;
- показатель ослабления воды ( глубина до 25 метров );
- показатель рассеяния облаков (λ= 0.53 мкм);
- вертикальный профиль коэффициента аэрозольного рассеяния (λ=0.53мкм);
- интенсивность восходящего излучения системы атмосфера-подстилающая поверхность на λ = 0.44; 0.55; 0.63; 0.67; 1.05; 1.20; 1.60; 8.0 - 15.0 мкм;
- температуру подстилающей поверхности в диапазоне от минус 40 до плюс 1600 С;
- курс полета;
- скорость полета воздушная и фактическая;
- угол сноса;
- высота барометрическая;
- углы крена и тангажа;
- перегрузка;
- наличие грозовых очагов - радиолокатор.

Основные направления научных исследований
Помимо основной программы могут выполняться следующие виды работ:
таксация лесных массивов (высота и количество деревьев);
тепловая съемка местности;
контроль состояния газо- и нефтепроводов;
батиметрия шлейфов;
определение площади и толщины пленки на водной поверхности, температуры поверхности воды, высоты волн, картирование мутности верхнего 20-метрового водного слоя, выявление в нем гидрозоля, хлорофила и т.п.

Научные достижения
На основании уникального мониторинга вертикального распределения парниковых и окисляющих атмосферу газов, выполняющегося ежемесячно, над одним и тем же районом, начиная с 1997 года по настоящее время, показано, что многолетний тренд концентрации СО₂ и N₂O во всей толще атмосферы сохраняется над Западной Сибирью с темпом 1.9 млн^-1/год и 0.73 млрд^-1/год, соответственно. Для СН₄ и О₃ такой однозначности не установлено. При этом, зафиксирован очень бурный темп увеличения СО₂ на высоте 500 метров, начавшийся в 2005 году и сохраняющийся в текущее время, который достигает 4 млн^-1/год. Это может свидетельствовать о том, что биосфера не успевает поглощать избыток углекислого газа.
Анализ переноса примесей на территорию Сибири, выполненный по результатам оригинальных крупномасштабных лётных кампаний, позволил установить. Уральские горы препятствуют проникновению примесей в районы Сибири, граничащие с ними. Поэтому трансграничный перенос примесей из Европы в Азию по прямым траекториям (вдоль круга широты) с запада на восток возможен только в свободной тропосфере, в слое выше 2 км. В пределах пограничного слоя атмосферы поступление примесей из Европы в Сибирь возможно только по траекториям, огибающим Уральские горы с севера или юга.
В холодный период года Сибирь является источником углекислого газа, а летом резервуаром для его стока. Наземные экосистемы Сибири являются источником метана, хотя в верхние слои тропосферы может поступать дополнительное его количество вследствие адвекции из других регионов, например, Ближнего Востока.
Вертикальные разрезы концентрации озона показали, что в нижней тропосфере имеет место конкуренция между фотохимическим образованием O₃ in situ из газов предшественников и его стоком на поверхность; в свободной же тропосфере его содержание определяется стратосферно-тропосферным обменом и адвекцией. Формирование поля аэрозольных наночастиц в свободной тропосфере, определяется процессами преобразований по типу газ-частица in situ (нуклеацией).
На основании исследования пересечения облаков самолетом-лабораторией, исследовано распределение газов в их зоне. Оказалось, что в облаке происходит деструкция озона и растворение углекислого газа, а для угарного газа наблюдается обратный эффект – увеличение его концентрации в облаке. Величина деструкции озона в облаках составила в среднем 15 млрд^-1, сток СО₂ составил в среднем 4.7 млн^-1. Рост концентрации оксида углерода 14.1 млрд^-1. Оценка годового стока озона и диоксида углерода в облаках показала, что эти величины близки к их годовому балансу в тропосфере. Это указывает на необходимость учета таких механизмов при моделировании атмосферных процессов.

Предложения по сотрудничеству: Проведение совместных исследований.

Коммерческие предложения
Институт заинтересован в оказании услуг по проведению измерений. Ориентировочная стоимость: в зависимости от характера работ 180-300 тыс.руб./час.

Разработчики:
Г.Г. Анохин, П.Н. Антохин, М.Ю. Аршинов, В.Е. Барсук, Б.Д. Белан, С.Б. Белан, Д.К. Давыдов, Г.А. Ивлев, А.В. Козлов, В.С. Козлов, М.В. Морозов, М.В. Панченко, И.Э. Пеннер, Д.А. Пестунов, Г.П. Сиков, Д.В. Симоненков, Д.С. Синицын, Г.Н. Толмачев, Д.В. Филиппов, А.В. Фофонов, Д.Г. Чернов, В.С. Шаманаев, В.П. Шмаргунов.

Размещение научного оборудования в салоне самолета