ВГО ФАП КРСУ и НС РАН состоит из следующих подразделений:

· Полевая Экспериментальная База (ПЭБ)

· Сектор технического обеспечения экспериментальных работ

· Сектор обработки экспериментальных данных

Местонахождение Полевой Экспериментальной Базы ВГО ФАП КРСУ и НС РАН:

722347, КР, Иссык-Кульская область, Ак-Суйский район, поселок Лесной, 1А.

Полевая Экспериментальная База ВГО ФАП КРСУ и НС РАН, расположенная на северо-востоке Кыргызстана в Северном Тянь-Шане (42.46383 °N; 78.52895 °E; 1930 м над уровнем моря), является региональной станцией (IAOCA-KRSU), выполняющей наблюдения параметров атмосферного аэрозоля с использованием фотометра CIMEL в рамках программы AERONET/PHOTONS.

Автоматизированная сеть наземного мониторинга атмосферы AERONET (AErosol RObotic NETwork) — важнейшая глобальная сеть мониторинга аэрозолей, которая имеет более 700 наземных солнечных фотометров, распределенных по всему миру, с целью обеспечения высокоточных, долгосрочных и непрерывных наблюдений оптических, микрофизических и радиационных свойств аэрозоля, выполняемых с высоким временным разрешением и предназначенным для различных исследовательских целей и применяются при решении широкого круга научных и прикладных задач.

Особое географическое положение станции IAOCA-KRSU определяется существенным влиянием региональных источников пыли (пустыня Такла-Макан), а также нахождением на пути переноса пылевого аэрозоля из более удаленных источников (Северная Африка, Ближний Восток и Арал).

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Результаты экспериментальных и модельных исследований

Основные результаты научной и экспериментальной деятельности ВГО ФАП КРСУ представлены более чем в 50 научных трудах и 20-ти докладах на Российских и международных конференциях, а также в Отчетах по международным научно-техническим проектам (МНТЦ):

1. Данные наземных фотометрических измерений AERONET (2022-2023 гг.)

Таблица 1. Количество измерительных дней (N days) и точек данных (N points) на станции IAOCA-KRSU в 2022-2023 гг. (Level 1.0) и число дней, идентифицированных как случаи выноса Азиатской (A_Dust) и Ближневосточной (M-E_Dust) пыли (Dusty days) и дыма (Smoky days)

Изменчивость среднесуточных значений AOD₄₄₀ иАE_440-870 на станции IAOCA-KRSU (a) и соответствующая зависимость AOD₄₄₀ от АE_440-870 (b)

Интегральные распределения повторяемости и гистограммы измеренных

значений AOD₄₄₀ (a) и AE_440-870 (b)

Изменчивость среднемесячных значений AOD₄₄₀, деполяризационного

отношения DR₁₀₂₀ и количества пылевых дней (N_Dusty Days) (a),

а также AOD поглощения и показателя Ангстрема AE_440-870 (b) в 2022-2023 гг.

Как показали исследования, данные радиометрических измерений отражают изменения эмиссии пыли, продуктов сгорания биомассы и антропогенного аэрозоля из источников Ближневосточного направления, в Европе, России, бассейне Аральского моря, пустынях северо-западного Китая в зависимости от сезона. Наиболее высокие уровни аэрозольной нагрузки атмосферы (AOD₄₄₀≥0.3) являлись следствием выносов крупных частиц минеральной пыли, преобладающих весной и осенью (АE_440-870 ≤0.5).

Сопоставление оптической толщины AOD₄₄₀ (a) иразличия между альбедо однократного рассеяния SSA₄₄₀ и SSA₁₀₂₀ (DSSA) (b) от параметра Ангстрема AE_440-870

2. События аномальных выносов аэрозольного загрязнения

Подавляющая часть атмосферного аэрозоля в регионе поставляется природными источниками, что обусловлено географическим расположением относительно т.н. «пояса пыли», который простирается от западного побережья Северной Африки, охватывая Сахару, пустыни Аравийского полуострова, Ирана и северного Пакистана, Аральского бассейна до пустынь Такла-Макан и Гоби.

События, идентифицированные как выносы Азиатской пыли из пустынь в северо-западном Китае, превалируют над всеми другими регионами эмиссии и в пограничном слое, и в свободной тропосфере. Перенос пыли и антропогенного аэрозоля из источников Ближневосточного направления осуществляется преимущественно в средней и верхней тропосфере и не оказывает непосредственного влияния на уровни приземной массовой концентрации взвешенных в воздухе частиц (PM).

Сезонные вариации основных компонентов PM2.5 в Центральной Азии

Временной ход АОТ-Total, АОТ-Fine и АОТ-Coarse (Level 1.5) на длине волны 1020 нм («IAOCA-KRSU», AERONET) в период 19–31 апреля 2023 г. (a) и высотно-временные изменения R₁₀₆₄(h) по данным лидарного зондирования с 09:00 до 21:00 (Local Time) 27 апреля 2023 г. (b)

Трансформация вертикальных профилей отношения рассеяния (R) на длине волны 1064 нм полученные наземным лидаром в период с 09:00 до 21:00 (LT) 27 апреля 2023 г.

Карта распределения аэрозольного индекса атмосферы (AI) по данным спутника Aura (OMI) во время события Азиатской пыли 27 апреля 2023 г. (a).  Частотное распределение 24-h обратных траекторий, проходящих над обсерваторией (42.46° N; 78.53° E) на высоте 2000 м над поверхностью (AGL) в период с 24 апреля (12:00 UTC) по 27 апреля (18:00 UTC) 2023 г. (b)

Результаты анализа проб РМ во время аномальных событий показали, что в исследуемом регионе углеродсодержащие компоненты (ОС и EC) вносят значительный вклад в массовую концентрацию частиц с аэродинамическим диаметром менее 2.5 mm (PM_2.5). Установлены источники органического углерода (ОС), элементарного углерода (ЕС) и водорастворимого органического углерода (WSOC) в условиях регионального и трансконтинентального переноса частиц атмосферного аэрозоля.

Смоделированный состав PM2.5 на площадке ПЭБ (LST) по видам (a) (mg m^-3) и по регионам источникам (b) мелкодисперсной пыли (mg m^-3)

Получены эмпирические отношения между аэрозольной оптической толщей AOD и массовой концентрацией PM_2.5, которые позволяют производить оценку приземных значений PM_2.5, основанных на данных оптических измерений.

Предсейсмические возмущения метеопараметров в нижней атмосфере по данным спутниковых измерений

Проанализированы вариации метеопараметров в верхней тропосфере и нижней стратосфере (UTLS) с целью выделения возмущений, которые могут быть связаны с землетрясениями магнитудой M≥ 7,0, произошедшими в регионах Евразии в 2023–2024 гг., что важно для подтверждения ранее выявленных предсейсмических атмосферных эффектов и проверки эффективности применяемых алгоритмов обработки данных спутникового дистанционного зондирования.

Высотно-временные изменения температуры атмосферы над эпицентральной зоной землетрясения M=7,8 в Турции и соответствующая динамика сейсмической активности в октябре 2022-мае 2023 г. (а, в) и в январе-феврале 2023 г. (б, г)

Динамика пространственного распределения интегрального параметра dT_C перед землетрясениями M>7,0 в Турции с 27 января по 01 февраля 2023 г.

Вариации температуры (а, б), коэффициента корреляции (r) (в, г) и интегрального параметра dT_C (д, е) в октябре 2023 г. – феврале 2024 г. над эпицентром землетрясения M=7,5 в Японии (01.01.2024; 07:10:09 UTC) и в январе – мае 2024 г. над эпицентром землетрясения M=7,4 на Тайване (02.04.2024; 23:58:12 UTC)

Пространственное распределение параметра dT_C перед землетрясениями M≥7,0 в Японии 30-31 марта 2024 г. (а, б, в) и на Тайване 02-03 апреля 2024 г. (г, д, е)

Идентификация волновых возмущений в нижней атмосфере

Предложен новый подход к анализу пространственно-временных вариаций температуры в верхней тропосфере / нижней стратосфере (UTLS). Применение разработанного алгоритма позволило установить, что аномалии сейсмогенного происхождения, характеризующиеся высокими значениями параметра аномальности dT_C (≥2,0), проявлялись в виде хорошо выраженных мезомасштабных (300-800 км), относительно долгоживущих (от 18 до 36 часов) возмущенных областей, локализованных вблизи эпицентров. Максимумы dT_C наблюдались в пределах нескольких сотен километров от эпицентров и за 1-5 суток до сильных землетрясений.

Повторяемость полученных результатов практически не оставляет сомнений в том, что сейсмическая активность является одним из источников изменчивости параметров атмосферы. Что касается вопроса о возможном механизме образования возмущений, предваряющих крупные землетрясения, можно предположить, что в зависимости от условий разные механизмы взаимодействия литосферы и атмосферы (геохимический, акустико-гравитационный и электромагнитный) сосуществуют и вносят свой вклад в формирование возмущений.

Результаты анализа дают основания предполагать вероятную связь аномальных изменений метеопараметров в верхней тропосфере и нижней стратосфере с сейсмической активностью. Во всех исследуемых случаях вблизи эпицентров формировались мезомасштабные области аномальных возмущений температуры. Это может означать, что возникающие на поверхности Земли предсейсмические эффекты приводят к изменению параметров атмосферы.

Динамика изменения параметров dT и dT_C (а, б, д, е) и последовательности магнитуд и числа землетрясений (N) (в, г, ж, з) в сейсмоактивные периоды в Китае (2008 г.), Иране, Пакистане (2013 г.) и Непале (2015 г.)

Пространственное распределение возмущений температуры, выраженных значениями интегрального параметра аномальных вариаций D_CORR, в периоды подготовки землетрясений с магнитудами M³ 5.0, произошедших на территории и вблизи границ КР

Международные проекты

Выполнены следующие международные проекты по линии МНТЦ (The International Science and Technology Center):

· #KR-310 «Лидарный мониторинг аэрозоля и температуры в средней атмосфере Центральной Азии» выполнялся совместно с Институтом экспериментальной метеорологии НПО Тайфун (Россия).

· #B-1063 «Мониторинг атмосферного аэрозоля и озона в регионах СНГ посредством лидарных станций». Реализовывался в сотрудничестве с коллективами Белоруссии (Институт Физики НАН) и России (Институт Оптики Атмосферы, Институт Прикладной Геофизики РАН).

· #3715 «Трансконтинентальный перенос воздушных загрязнений из Центральной Азии». В качестве партнера и организации, финансирующей проект, выступало Агентство по охране окружающей среды США (US EPA), а исполнителями являлись ученые из США, России и Кыргызстана.

· #KR-1522 «Лидарные исследования атмосферного коричневого облака в Центральной Азии» выполнялся совместно с Институтом динамики геосфер РАН.

· #KR-2105 «Климатические эффекты микромасштабных аэрозолей Центральной Азии».

Публикации в системах цитирования Web of Science, Scopus и РИНЦ (2020-2024)

1. Брагин В.Д., Свердлик Л.Г. Оценки взаимосвязи динамики геофизических параметров с напряженно-деформированным состоянием исследуемых объектов геосреды // Геодинамика и тектонофизика. 2020. Т. 11. № 2. С. 352–364. DOI:10.5800/GT-2020-11-2-0479
2. Kashkin V., Sverdlik L., Odintsov R., Rubleva Т., Simonov K., Romanov A., Imashev S. Features of atmospheric disturbances in temperate latitudes before strong earthquakes (M> 7) according to satellite measurements // E3S Web of Conferences. 2020. 149. 03011. RPERS 2019. https://doi.org/10.1051/e3sconf /202014903011
3. Sverdlik L. Variations of atmospheric aerosol parameters in periods of seismic activity in Tien-Shan // E3S Web of Conferences. 2020. 149. 03007. RPERS 2019. https://doi.org/10.1051/e3sconf /202014903007
4. Sverdlik L., Imashev S. Spatial-temporal distribution of atmospheric temperature anomalies connected with seismic activity in Tien-Shan // MAUSAM. 2020. 71. 3. P. 481-490. https://metnet.imd.gov.in/mausamdocs/171310_F.pdf.
5. Свердлик Л.Г., Имашев С.А. Пространственно-временное распределение возмущений в атмосфере перед сильными землетрясениями в Тянь-Шане // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 5. С. 114–122. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-5-114-122.
6. Sverdlik L., Imashev S. Atmospheric temperature coherent variations effects, preceding strong earthquakes // E3S Web of Conferences. 2020. 223. 03015. RPERS 2020.  https://doi.org/10.1051/e3sconf/202022303015.
7. Sverdlik L., Lazareva E. Analysis of Long-Term Gravitational and Seismic Measurements in the Pamir - Tien-Shan Region // E3S Web of Conferences. 2020. 223. 03014. RPERS 2020. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202022303014
8. Свердлик Л.Г. Идентификация предсейсмических возмущений в атмосфере с использованием модифицированного критерия STA/LTA // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 3. С. 141–149. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-3-141-149.
9. Sverdlik L. Anomalous temperature changes in the UTLS region prior to the 2008 Nura Earthquake // E3S Web of Conferences 333, 02013 (2021). RPERS 2021. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202133302013
10. Sverdlik L., Imashev S. Study of coherence of temperature variations in the tropopause associated with earthquakes // E3S Web of Conferences 333, 02014 (2021). RPERS 2021. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202133302014
11. Свердлик Л.Г. Атмосферные эффекты крупнейших землетрясений Альпийско-Гималайского сейсмического пояса // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 2. С. 81–90. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-2-81-90
12. Имашев С.А., Свердлик Л.Г. Атмосферные и ионосферные аномалии, предшествующие сильному экваториальному землетрясению на Суматре // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 4. С. 318-327. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-4-318-327
13. Свердлик Л.Г. Динамика возмущений в нижней атмосфере в сейсмически активных регионах Азии // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 2. С. 144–152. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-2-144-152
14. Свердлик Л.Г. Наземный мониторинг вариаций параметров атмосферного аэрозоля в регионе Центральной Азии // Вестник КРСУ. 2024. Том 24. № 4. С. 198-206. DOI: 10.36979/1694-500X-2024-24-4-198-206
15. Свердлик Л.Г. Сейсмоатмосферные эффекты в изменениях метеопараметров нижней атмосферы по данным спутниковых измерений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 2. С. 122–130. DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-2-122-130
16. Свердлик Л.Г. Результаты исследования динамики предсейсмических аномалий метеопараметров в нижней атмосфере // Вестник КРСУ. 2024. Том 24. № 12. С. 172-180. DOI: 10.36979/1694-500X-2024-24-12-172-180

Международное Сотрудничество

· Институт Физики им. Б.И. Степанова НАН Беларуси, Центр «Оптическое дистанционное зондирование», Минск

· Институт Космических и Информационных Технологий Сибирского Федерального Университета, Красноярск, РФ.

· Институт Космических Исследований РАН, Москва, РФ

· Laboratoire d’Optique Atmospherique, Université des Sciences et Technologies de Lille, France

· Институт Экспериментальной Метеорологии Федерального государственного бюджетного учреждения «НПО «Тайфун», Обнинск, РФ

· Институт Динамики геосфер Российской Академии Наук, Москва, РФ

· Физико-Технический Институт им. С.У. Умарова Национальной Академии Наук Таджикистана, Лаборатория Физики атмосферы

· AERONET (AErosol RObotic NETwork) - глобальная международная сеть автоматизированного наземного мониторинга свойств атмосферного аэрозоля, созданная NASA (National Aeronautics and Space Administration) и PHOTONS (PHOtométrie pour le Traitement Opérationnel de Normalization Satellitaire; Universite of Lille, France)