Лаборатория исследований озонового слоя и верхней атмосферы

Научные результаты:

• Получены новые данные наземных и спутниковых измерений озона и некоторых озоноразрушающих субстанций. Проведены усовершенствование вычислительных модулей и валидация используемых моделей климата и газового состава атмосферы с использованием спутниковых данных и доступных результатов метеорологического реанализа. Разработаны теоретические основы объединения моделей атмосферы и магнитосферы. Получены новые базы данных для анализа атмосферных процессов. Созданные базы данных могут быть использованы российскими учеными. Созданы новые алгоритмы для параметризации динамического и теплового воздействия АГВ и ОГВ в моделях климата. Разработана новая модель распространения волн от произвольных начальных возмущений в полубесконечной неизотермической атмосфере для системы линеаризованных гидродинамических управлений для волн малой амплитуды. Показано, что частоты волн, рассматриваемые как собственные значения оператора самосопряжённой эволюции, являются реальными и образуют две глобальные ветви, соответствующие высокочастотным и низкочастотным модам АГВ. Эти две ветви разделены, т.к. частот Брента-Вяисяля меньше, чем частота акустической отсечки на верхней границе модели. Волновые моды, относящиеся к низкочастотной глобальной спектральной ветви, обладают свойствами внутренних гравитационных волн (ВГВ) на всех высотах. Волновые моды высокочастотной спектральной ветви на разных высотах могут обладать свойствами ВГВ или акустических волн в зависимости от локальной стратификации. Результаты моделирования с использованием новой модели подтвердили возможность изменения свойств АГВ на разных высотах в неизотермической атмосфере.       

• Проводятся регулярные наземные измерения спектров солнечного излучения в УФ, видимой, ближней и средней ИК областях спектра. Для их проведения осуществлен ремонт и создание новых узлов электроники солнечной системы слежения Фурье-интерферометра Brucker. Осуществлена интерпретация наземных измерений спектров прямого и рассеянного солнечного излучения в УФ, видимой, ближней и средней ИК областях спектра для получения новых данных о содержании озона и озоноразрушающих газов. Разработаны и усовершенствованы методики и алгоритмы для мониторинга озона и озоноразрушающих газов атмосферы с помощью российских спутников. Для автоматизированного определения дат внезапных стратосферных потеплений (ВСП) разработаны и применены алгоритмы, определяющие моменты максимальной скорости роста температуры и меридионального потока тепла, а также максимальной скорости уменьшения зонального ветра на высотах 30 – 40 км. Выполнены вычисления дат ВСП и характеристик активности планетарных волн (ПВ) во время этих событий с использованием базы данных реанализа метеорологической информации JRA-55 период с 1958 по 2020 гг.

• Созданы обновленные версии химико-климатической моделей ИВМ РАН – РГГМУ с динамическим ядром в соответствии с последней версией модели ИВМ РАН и SOCOLv4 с интерактивным океаном. Подготовлены сценарии будущего (2020–2100) изменения влияющих на озон природных и антропогенных параметров для расчетов будущей изменчивости климата и содержания озона при разных сценариях будущего развития. Подготовленные сценарии использованы для расчетов изменений озонового слоя и климата в будущем. Подтверждено положительное влияние ограничений на производство галогенсодержащих газов, введенных Монреальским протоколом и его дополнениями, на будущее озонового слоя и климата.         

• Осуществлена установка и запуск численной модели верхней атмосферы (ГСМ ТИП) на сервере СПбГУ. Проводится объединение блоков магнитосферы и ионосферы посредством передачи результатов расчетов магнитосферного блока в качестве входных параметров, используемых в ионосферном модуле ГСМ ТИП. К ранее передаваемым параметрам модели GAMERA (характеристикам высыпаний и продольных токов) добавлено положение границ полярных шапок. Осуществлено использование этого параметра в блоке расчета ионосферного потенциала модели ГСМ ТИП для определения замкнутых и разомкнутых силовых линий магнитного поля. Проводились совместные расчеты на моделях GAMERA и ГСМ ТИП для сравнения основных характеристик магнитосферно-ионосферных связей.

Образование и переподготовка кадров:

• Подготовлены и защищены 4 докторских и 6 кандидатских диссертаций.
• В 2021 году 2 сотрудника лаборатории прошли стажировку по основному месту работы ведущего ученого в Физико-метеорологической обсерватории Давоса Всемирного радиационного центра (Швейцария).
• Разработана дополнительная образовательная программа повышения квалификации «Космическая погода: воздействие на атмосферу и климат».
• Организованы и проведены 2 секции в рамках 14-й школы-конференции с международным участием «Проблемы Геокосмоса-2022» (4-6 октября 2022 г., Секция STP. Солнечно-земная физика, Секция OLD. Динамика озонового слоя).

Организационные и инфраструктурные преобразования:

• Создана новая лаборатории мирового уровня;
• Введен в действие компьютерный кластер (около 1000 ядер).

Другие результаты:

В 2022 году участники научного коллектива лаборатории принимают участие в реализации проекта, поддержанного РНФ (номер проекта: 22-62-00048, название: «Потоки энергичных электронов внешнего радиационного пояса в высокоширотной магнитосфере и их влияние на состояние верхней и средней атмосферы»).

Сотрудничество:

• МГУ;
• РГГМУ; 
• ИЗМИРАН;
• ЦАО; 
• ПГИ;
• ИВМ.