Прислать материал
Развитие региональной системы мониторинга парниковых газов, предназначенной для анализа распределения и многолетней изменчивости их концентрации на территории Западной Сибири
Номер контракта: 14.613.21.0013
Руководитель: Белан Борис Денисович
Должность руководителя: Заместитель директора
Докладчик: Романовский Олег Анатольевич, Зав. лаб.
Ключевые слова:
атмосфера, воздух, парниковые газы, мониторинг, сеть постов, глобальное потепление, концентрация, поток, сток
Цель проекта:
Разработка и исследование комплекса научно-технических решений, направленных на совершенствование региональной системы мониторинга и создание базы данных парниковых газов для повышения точности измерений, расширения набора измеряемых параметров, организации автоматической калибровки приборов и унификации ее компонентов.
Для реализации указанной цели необходимо решение следующих задач.
Задача 1. Разработка типового поста фонового мониторинга парниковых газов, включающего измерительные приборы, средства коммуникации, системы автоматической калибровки, климат-контроля приборного контейнера, бесперебойного питания, метеокомплекс.
Задача 2. Разработка типовой камеры для измерения потоков парниковых газов с поверхности почвы.
Задача 3. Разработка комплекса оборудования для внедрения технологии измерения потоков парниковых газов в приземном слое атмосферы по данным измерений на двух высотах.
Задача 4. Разработка программного обеспечения для проведения мониторинга в автоматическом режиме на каждом посту.
Задача 5. Для приведения измерений на всех постах к единому знаменателю проведение ежегодного облета всех постов на самолете-лаборатории с установленными на борту прецизионными газоанализаторами.
Задача 6. Замена газоанализаторов, на более совершенные, на действующих постах мониоринга.
Задача 7. Продолжение мониторинга парниковых газов на действующей сети с целью определения переводных коэффициентов в накопленные ранее многолетние ряды измерений.
Основные планируемые результаты проекта:
- Методики по определению потоков парниковых газов;
- Алгоритмы и программное обеспечение для проведения мониторинга в автоматическом режиме на каждом посту.
- Алгоритмы и программное обеспечение для измерения потоков парниковых газов в приземном слое атмосферы по данным на двух высотах.
- Экспериментальный образец (макет) типового поста фонового мониторинга парниковых газов, включающего измерительные приборы, средства коммуникации, системы автоматической калибровки, климат-контроля приборного контейнера, бесперебойного питания, метеокомплекс.
- Экспериментальный образец (макет) типовой камеры для измерения потоков парниковых газов с поверхности почвы.
- Экспериментальный образец (макет) комплекса оборудования для измерения потоков парниковых газов в приземном слое атмосферы по данным измерений на двух высотах.
- База данных результатов многолетнего мониторинга парниковых газов на территории Западной Сибири.
- Проект технического задания на проведение ОКР по теме: «Разработка аппаратно-программного комплекса региональной системы мониторинга парниковых газов».
- Алгоритмы и программное обеспечение для проведения мониторинга в автоматическом режиме на каждом посту.
- Алгоритмы и программное обеспечение для измерения потоков парниковых газов в приземном слое атмосферы по данным на двух высотах.
- Экспериментальный образец (макет) типового поста фонового мониторинга парниковых газов, включающего измерительные приборы, средства коммуникации, системы автоматической калибровки, климат-контроля приборного контейнера, бесперебойного питания, метеокомплекс.
- Экспериментальный образец (макет) типовой камеры для измерения потоков парниковых газов с поверхности почвы.
- Экспериментальный образец (макет) комплекса оборудования для измерения потоков парниковых газов в приземном слое атмосферы по данным измерений на двух высотах.
- База данных результатов многолетнего мониторинга парниковых газов на территории Западной Сибири.
- Проект технического задания на проведение ОКР по теме: «Разработка аппаратно-программного комплекса региональной системы мониторинга парниковых газов».
Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
В ходе реализации проекта будут изготовлены и разработаны:
Экспериментальный образец типового поста фонового мониторинга парниковых газов, включающего газоанализатор СО2 ; газоанализатор или датчик метана СН4; датчики температуры и влажности; датчик скорости и направления ветра; ультразвуковой измеритель потоков; измеритель осадков; датчик давления; пиранометр; управляющий компьютер; регистратор и накопитель данных.
Экспериментальный образец типовой камеры для измерения потоков парниковых газов с поверхности почвы.
Выбрана и внедрена технология измерения потоков парниковых газов в приземном слое атмосферы по данным измерений на двух высотах. Программное обеспечение для проведения мониторинга в автоматическом режиме.
Результаты интеркалибровки измерений на постах сети мониторинга с данными авиационного зондирования.
База данных результатов многолетнего мониторинга парниковых газов на территории Западной Сибири.
Экспериментальный образец типового поста фонового мониторинга парниковых газов, включающего газоанализатор СО2 ; газоанализатор или датчик метана СН4; датчики температуры и влажности; датчик скорости и направления ветра; ультразвуковой измеритель потоков; измеритель осадков; датчик давления; пиранометр; управляющий компьютер; регистратор и накопитель данных.
Экспериментальный образец типовой камеры для измерения потоков парниковых газов с поверхности почвы.
Выбрана и внедрена технология измерения потоков парниковых газов в приземном слое атмосферы по данным измерений на двух высотах. Программное обеспечение для проведения мониторинга в автоматическом режиме.
Результаты интеркалибровки измерений на постах сети мониторинга с данными авиационного зондирования.
База данных результатов многолетнего мониторинга парниковых газов на территории Западной Сибири.
Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
В ходе реализации проекта будут изготовлены экспериментальные образцы поста и камеры.
Для их тиражирования необходимо выполнить ОКР с разработкой рабочей документации.
Потребителями продукции могут вузы, которые занимаются проблемами окружающей среды и научно-исследовательские организации.
В идеале такими комплексами надо оснастить гидрометеорологические станции Росгидромета.
Это несколько тысяч штук. Поскольку типовых постов в мире сейчас не производится, а каждая исследовательская группа создает их самостоятельно, то не исключено, что продукция может быть востребована за рубежом. Многое будет зависеть от пробной эксплуатации образцов и выбранных технологических и конструкторских решений.
Для их тиражирования необходимо выполнить ОКР с разработкой рабочей документации.
Потребителями продукции могут вузы, которые занимаются проблемами окружающей среды и научно-исследовательские организации.
В идеале такими комплексами надо оснастить гидрометеорологические станции Росгидромета.
Это несколько тысяч штук. Поскольку типовых постов в мире сейчас не производится, а каждая исследовательская группа создает их самостоятельно, то не исключено, что продукция может быть востребована за рубежом. Многое будет зависеть от пробной эксплуатации образцов и выбранных технологических и конструкторских решений.
Текущие результаты проекта:
В 2015 году были выполнены следующие работы.
Разработаны методики измерения потоков парниковых газов в приземном слое атмосферы: по данным совместных измерений пульсаций вертикальной скорости ветра и концентрации газа; по данным измерений на двух высотах; потоков парниковых газов на границе раздела почва–атмосфера автоматическими статическими камерами.
Созданы алгоритмы программного обеспечения для проведения мониторинга в автоматическом режиме на посту контроля и косвенных измерений потоков парниковых газов в приземном слое атмосферы по данным регистрации на двух высотах.
Разработана концепция усовершенствования действующей системы мониторинга с целью повышения точности измерений, расширения определяемых параметров и характеристик.
Проведен анализ и выбор оборудования для реализации методики измерения потоков парниковых газов на сети постов. Определен подход к выбору оптимальных уровней для реализации методик.
Осуществлена интеркалибровка измерений на постах сети с авиационными данными и результатами спутникового мониторинга.
Проведение работ по мониторингу на действующей системе показало, что продолжается рост концентрации углекислого газа в пределах 2 – 2.5 млн-1 в зависимости от района Западной Сибири. Темп роста концентрации метана составляет 3 – 5 млрд-1 в год.
Разработаны методики измерения потоков парниковых газов в приземном слое атмосферы: по данным совместных измерений пульсаций вертикальной скорости ветра и концентрации газа; по данным измерений на двух высотах; потоков парниковых газов на границе раздела почва–атмосфера автоматическими статическими камерами.
Созданы алгоритмы программного обеспечения для проведения мониторинга в автоматическом режиме на посту контроля и косвенных измерений потоков парниковых газов в приземном слое атмосферы по данным регистрации на двух высотах.
Разработана концепция усовершенствования действующей системы мониторинга с целью повышения точности измерений, расширения определяемых параметров и характеристик.
Проведен анализ и выбор оборудования для реализации методики измерения потоков парниковых газов на сети постов. Определен подход к выбору оптимальных уровней для реализации методик.
Осуществлена интеркалибровка измерений на постах сети с авиационными данными и результатами спутникового мониторинга.
Проведение работ по мониторингу на действующей системе показало, что продолжается рост концентрации углекислого газа в пределах 2 – 2.5 млн-1 в зависимости от района Западной Сибири. Темп роста концентрации метана составляет 3 – 5 млрд-1 в год.