Высокогорная научная станция
Научные исследования на КВНС направлены на решение проблемы изменений содержания химически и радиационно-активных примесей в тропосфере и средней атмосфере, а также выявления динамических и фотохимических механизмов, определяющих вариации их концентрации и долговременные тренды.
Основные задачи:
- измерения фоновых концентраций газовых и аэрозольных составляющих атмосферного воздуха
- раннее обнаружение изменений содержания химически и радиационно-активных примесей;
- изучение динамических и фотохимических процессов, определяющих вариации их концентрации и долговременные тренды;
- изучение влияния горных районов на перераспределение примесей в атмосфере.
Регулярные измерения на КВНС
В настоящее время на КВНС ведутся регулярные измерения следующих параметров:
- общего содержания озона;
- спектрального потока солнечной UV-B радиации (в диапазоне длин волн 290–325 нм).
- общего содержания NO2;
- вертикального распределения озона в стратосфере;
- вертикального распределения NO2 в стратосфере;
- общего содержания CO;
- приземной концентрации озона;
- приземной концентрации СО;
- приземной концентрации NO, NO2;
- аэрозольных характеристик приземного слоя атмосферы (массовой концентрации субмикронного аэрозоля, счетной концентрации и дисперсного состава аэрозоля)
- метеопараметров
В городе Кисловодске ведутся регулярные измерения следующих параметров:
- массовая концентрация субмикронного аэрозоля
- счетная концентрация и дисперсный состав аэрозоля
- вертикальное распределение NO2 в стратосфере и нижней тропосфере;
- вертикальное распределение H2CO (формальдегида) в нижней тропосфере;
- приземная концентрация озона и СО;
- вертикальное распределение температуры в пограничном слое
- метеопараметры
Первые исследования на высокогорной площадке (нынешняя ВНС) на территории Горной астрономической станции Пулковской обсерватории начались в 1971 г., когда в рамках экспедиции
Отдела физики верхней атмосферы здесь проводились фотометрические измерения О. Т. Юрченко. В дальнейшем научная площадка использовалась экспедициями различных подразделений института.
По инициативе академика А. М. Обухова в 1978г. Президиум АН СССР принял постановление о создании Высокогорной научной станции ИФА АН СССР. Современный комплекс оборудования ВНС
и ее международный авторитет и статус фоновой и сетевой сформировался благодаря сотрудничеству с лабораторией газовых примесей атмосферы.
Высокогорный научный геостационар Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института физики атмосферы им. А. М. Обухова Российской академии наук (ВНС ИФА им. А. М. Обухова РАН), находящийся недалеко от Кисловодска на Северном Кавказе (координаты 43.7° N 42.7° E), был создан в 1978 году по Решению Президиума АН СССР. Основной его задачей являются наблюдения малых атмосферных примесей (озона, NO2, CO, аэрозоля и др.) и ультрафиолетовой радиации, а также изучение их изменчивости под влиянием естественных и антропогенных факторов.
ВНС входит в Мировую озонометрическую сеть (станция № 282) и Глобальную сеть мониторинга состава атмосферы Global Atmospheric Watch (GAW WMO) и проводит комплексные исследования атмосферного озона, взаимодействующих с ним примесей и ультрафиолетовой радиации. ВНС — единственная в Европейской части России, которая контролирует газовый и аэрозольный состав нижней и свободной тропосферы в региональном и глобальном масштабе.
Возможное влияние выноса загрязнений с нижних уровней контролирует наблюдательный пункт в г. Кисловодске. Здесь же ведется экологический мониторинг загрязнения воздушного бассейна региона КавМинВод и г. Кисловодска. Данные наблюдений с помощью численных моделей используются для оценки состояния региональной атмосферы и прогнозирования экстремальных экологических ситуаций.
Станция занимает территорию общей площадью 1 га, на которой расположены два дома с жилыми и лабораторными помещениями, один дом хозяйственного назначения и вагон с измерительной аппаратурой.
Особенности расположения
Станция расположена на плато Шаджатмаз в зоне альпийских лугов на высоте 2070 метров над уровнем моря. В окрестностях станции отсутствуют источники загрязнения атмосферы, ближайший курортный город Кисловодск находится в 18 км к северу на высоте 800–900 метров над уровнем моря. В южном направлении от станции на расстоянии 46.5 км расположена гора Эльбрус (потухший вулкан) высотой 5642 метра, которая находится в боковом отроге к северу от Главного Кавказского хребта.
Уникальная топография
Кавказский хребет расположен почти параллельно зональному потоку. Пологий северный склон способствуют умеренному развитию горно-долинной циркуляции, в направлении ее действия ничто не препятствует стоковому потоку, а долинный ветер заносит воздух из сравнительно чистых районов.
В то же время большинство высокогорных и горных станций мировой сети расположены на вершинах гор или крутых склонах. Это способствует действию местной циркуляционной системы и приводит к активному заносу загрязнения из заселенных долин или вдоль склонов с развитой инфраструктурой туризма в район наблюдений в середине дня.
ВНС большую часть времени расположена выше границы пограничного слоя. В непосредственной близости отсутствуют источники загрязнений, ближайший город, курортный г. Кисловодск, находится в 18км от ВНС на северо-восток. Кроме того, регион не густо заселен, является курортно-рекреационным и природным заказником.
Географическое расположения станции делает её чувствительной к крупномасштабным динамическим процессам в атмосфере: здесь дважды в год мигрирует субтропическое струйное течение, давая возможность оценивать влияние стратосферно-тропосферного обмена. Геофизическое положение является удачным для фиксации естественных динамических озонорегулирующих факторов.
Умеренные климатические условия не активизируют фотохимические процессы в окружающем воздухе, хотя условия высокогорья обеспечивают повышенный естественный уровень солнечной радиации. В этом случае повышается значение других факторов в формировании полей озона и других примесей и появляется возможность со значительно большей надежностью выделить вариации, инициируемые разными процессами, в том числе особыми, характерными для горных районов.
Например, в некоторых ситуациях Главный Кавказский хребет становится препятствием для продвижения атмосферных фронтов и является источником возникновения орографических волн. Обнаружение с помощью наземных наблюдений на ВНС короткопериодических колебаний в общем содержании и приземной концентрации озона и отождествление их с волновыми процессами орографического и метеорологического происхождения развивает направление использования озона как инструмента для изучения динамики атмосферы (Еланский, Сеник, Хргиан, 1988).
Климатические условия
Климат характерен для горных условий средних широт. Температурный режим отличается слабой изменчивостью в течение суток. Зимой на станции преобладают западные ветры зональной циркуляции. Максимальная регистрируемая за год температура около +23°C, а минимальная около –20°C. Количество дней в году, благоприятных для проведения наблюдений равно 280–310.
Благоприятные для наблюдений климатические условия и открытость горизонта во всех направлениях позволяет использовать здесь практически все методы прямых и дистанционных измерений содержания газовых и аэрозольных примесей в атмосфере. При отсутствии заметного влияния местных и региональных источников загрязнения получаемые здесь данные отражают общее состояние тропосферы и стратосферы в зоне умеренных широт.
История создания ВНС
Первые экспедиционные исследования ИФА на высокогорной площадке Горной астрономической станции Пулковской обсерватории начались в 1971 г. в рамках экспедиции Отдела физики верхней атмосферы ИФА. Фотометрические измерения были организованы Ю. Л. Трутце, и выполнялись О. Т. Юрченко, а также В. Г. Соболевым, М. В. Шагаевым, В. С. Горячевой, В. А. Гончаренко, Л. И. Седовой, В. Б. Сидаш, В. В. Лихачевой.
Ввиду удачного во многих отношениях расположения, эта научная площадка вскоре стала активно использоваться экспедициями других подразделений института. Интерес к экспериментальным исследованиям на плато Шаджатмаз инициировал и поддерживал директор ИФА академик А. М. Обухов.
В конце 70-ых по договору с ГАС ГАО, начальником которой был М. Н. Гневышев, на территории ГАС были построены первые два жилых домика ИФА и установлены лабораторные вагоны.
В 1978г по инициативе академика А. М. Обухова Президиумом АН СССР было принято Постановление от 30.06 № 827 о создании Высокогорной научной станции ИФА АН СССР.
А. М. Обухов курировал деятельность ВНС, регулярно приезжал в Кисловодск. Кроме постановки теоретических фундаментальных задач для экспериментов и исследований на ВНС, Александр Михайлович направлял серьезный научный и технический потенциал Института и ВНС на решение экологических проблем уникального курортного региона (инициировал планомерные маршрутные комплексные исследования по региону).
Современный комплекс оборудования ВНС, ее международный авторитет и статус фоновой и сетевой станции сформировался в сотрудничестве ВНС с лабораторией газовых примесей атмосферы и под научным руководством заслуженного деятеля науки России, проф. Н. Ф. Еланского. Сформулированная им стратегия развития системы мониторинга России и, в частности, станции развивает идею А. М. Обухова о необходимости комплексных исследований химически и радиационно связанных примесей атмосферы на всех её уровнях.
