Новая лаборатория СПбГУ займется изучением озонового слоя и изменений климата планеты

В Санкт-Петербургском государственном университете начала работу лаборатория «Исследования озонового слоя и верхней атмосферы». Она займется решением научных и образовательных проблем, связанных со среднесрочным (до 1 месяца) и долгосрочным (до 200 лет) прогнозом развития озонового слоя, вызванного природными и антропогенными факторами, изменениями климата и событиями космической погоды.

Проект получил поддержку программы мегагрантов Правительства Российской Федерации.

По словам научного руководителя новой лаборатории Евгения Розанова, который также является руководителем группы климатического моделирования Физико-метеорологической обсерватории Давоса и Всемирного радиационного центра в Швейцарии (PMOD / WRC), эволюция озонового слоя, защищающего биосферу и людей от жесткого ультрафиолетового излучения солнца, до начала индустриальной эры в основном контролировалась природными факторами. С 1970-х годов антропогенная деятельность и связанные с ней выбросы парниковых газов и разрушающих озон примесей привели к катастрофическому падению концентрации озона в высоких широтах и к негативным тенденциям в глобальном масштабе.

«В конце 1980-х был принят Монреальский протокол, ограничивающий производство разрушающих озон примесей. Этот международный договор и поправки к нему помогли переломить ситуацию и нейтрализовать негативные тенденции. Однако результаты измерений показывают, что, несмотря на принятые меры по ограничению антропогенного влияния на содержание озона, его восстановление происходит медленнее ожидаемого, а в некоторых регионах продолжается его значительное сокращение. Ситуацию усугубляет появление обширной озоновой дыры над Арктикой в 2020 году, озоновых мини-дыр в средних широтах Северного полушария и нарушения ограничения выбросов разрушающих озон примесей», — рассказывает Евгений Розанов.

Негативные тенденции изменения озонового слоя сделали необходимым создание специальной научно-исследовательской лаборатории, использующей комплексный подход к изучению и прогнозированию атмосферных процессов. В него входят как наблюдение за состоянием озонового слоя и других важных атмосферных газов, так и математическое моделирование множества процессов, включая химию, динамику и перенос веществ и энергии в атмосфере.

Чтобы реализовать столь амбициозные планы, необходимо создать модель, способную адекватно реагировать на изменения антропогенной, солнечной, вулканической и геомагнитной активности.

Научный руководитель новой лаборатории Евгений Розанов

«Это должно обеспечить появление новых данных диагностики и прогнозирования антропогенного воздействия, существенно превышающих те, что доступны сегодня в мире, а также методов решения указанных проблем, носящих глобальный характер. До настоящего времени в России не существовало подразделений, способных проводить указанные исследования на высоком уровне», — отмечает Евгений Розанов.

Идея создания лаборатории появилась в 2019 году после обсуждения проблем эволюции озонового слоя специалистами кафедр физики атмосферы и физики Земли СПбГУ с Евгением Розановым. Заявка по программе мегагрантов Правительства России была поддержана в 2020 году, и летом 2021 года лаборатория приступила к работе.

Основные задачи лаборатории «Исследования озонового слоя и верхней атмосферы»:

  • Проведение и анализ наземных и спутниковых измерений озона, озоноразрушающих веществ (ОРВ) и состояния атмосферы
  • Оценка прошлого и прогнозирование будущего поведения озонового слоя с использованием современных моделей фотохимии и климата, учитывающих различные воздействия, включая изменчивость парниковых газов и ОРВ
  • Разработка новой модели атмосфера-ионосфера-магнитосфера и ее применение для изучения влияния космической погоды на изменчивость озонного слоя
  • Анализ среднесрочной изменчивости озонового слоя, обусловленной возмущениями атмосферной динамики и космической погоды

Лаборатория находится в учебно-научном комплексе СПбГУ в Петергофе. Состояние озонового слоя будет исследоваться с учетом многих физических процессов во всех атмосферных слоях от поверхности до магнитосферы, включая весь комплекс гелиофизических, геомагнитных и метеорологических возмущений.

Научный руководитель лаборатории «Исследования озонового слоя и верхней атмосферы» Евгений Розанов является одним из мировых лидеров в области моделирования химии атмосферы, озонового слоя и климата. Он принимал участие в подготовке доклада межправительственной группы экспертов по изменению климата, получившей Нобелевскую премию мира 2007 года.

Заместителем заведующего лабораторией стал профессор кафедры физики атмосферы СПбГУ Юрий Тимофеев. Он является ученым мирового уровня в области разработки, реализации и использования дистанционных методов измерений для исследования параметров атмосферы Земли. Об этом говорит присуждение ему международной премии Макса Планка (ФРГ) совместно с профессором Хартмуном Грасслом. Юрий Тимофеев внес значительный вклад в развитие физико-математических основ различных дистанционных методов измерений и их реализацию в СССР и России.

В проекте предусмотрена интенсивная программа измерений состояния атмосферы, содержания атмосферного озона и связанных с ним газов с помощью наземных и спутниковых инструментов.

Комплексное исследование процессов во всей толще атмосферы требует также междисциплинарных исследований с привлечением широкого круга специалистов в областях наук о Земле и ближнем космосе.

«В ресурсном центре СПбГУ "Геомодель" имеется уникальное оборудование для измерений газового и аэрозольного состава атмосферы, проведения различных лабораторных исследований. Мы будем активно, как и прежде, использовать его для экспериментов. Без этих измерений физика атмосферы не может развиваться, как и выполнение нашего мегагранта. Однако это оборудование требует постоянной профилактики, калибровки, ремонта и так далее — на это необходимо солидное финансирование. Кроме того, дополнительные задачи, которые поставлены в проекте, требуют и закупки нового уникального и дорогостоящего оборудования. Мы сейчас только в начале пути, и многое предстоит сделать, чтобы результаты нашей работы соответствовали мировому уровню», — рассказывает Евгений Розанов.