Эксπир
Регистрация / Вход

Измерительный комплекс для исследования аэрозольной, газовой составляющих атмосферы и метеорологических параметров и мониторинг атмосферы в регионе Байкала

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.518.11.7079
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
6,48 млн
Внебюджетные средства
0 млн

Опережающее развитие приборной базы научных исследований по приоритетным направлениям Программы и проведение исследований с использованием уникальной экспериментальной базы.

Соисполнители

Организация
ЛИН СО РАН

Предложения

Разработка технологии краткосрочного прогноза опасных геологических процессов с использованием уникальной комплексной геофизической установки "Сейсмолаборатории" ФГУП "ВНИИ геологии и минеральных ресурсов Мирового океана"
Тема
Разработка технологии краткосрочного прогноза опасных геологических процессов с использованием уникальной комплексной геофизической установки "Сейсмолаборатории" ФГУП "ВНИИ геологии и минеральных ресурсов Мирового океана"
Входящий номер
201
Руководитель организации-инициатора
Каминский Валерий Дмитриевич
Создание с использованием биотехнологических, хромосомных, селекционно-генетических и молекулярно-генетических методов исследований новых генетических форм зерновых культур, обладающих ценными хозяйственно-биологическими признаками на установке: "Экспериментальный селекционный фитокомплекс для получения, отбора и размножения сомаклонов, дигаплоидных линий и трансгенных растений (рег.N2-4.1)" и разработка эффективных технологий их возделывания.(ГНУ НИИ сельского хозяйства Центральных районов Нечерноземной зоны РАСХН)
Тема
Создание с использованием биотехнологических, хромосомных, селекционно-генетических и молекулярно-генетических методов исследований новых генетических форм зерновых культур, обладающих ценными хозяйственно-биологическими признаками на установке: "Экспериментальный селекционный фитокомплекс для получения, отбора и размножения сомаклонов, дигаплоидных линий и трансгенных растений (рег.N2-4.1)" и разработка эффективных технологий их возделывания.(ГНУ НИИ сельского хозяйства Центральных районов Нечерноземной зоны РАСХН)
Входящий номер
40
Руководитель организации-инициатора
Кутровский Виктор Николаевич
 Показать еще 40 предложений
 Скрыть другие предложения

Этапы проекта

1
18.04.2007 - 30.06.2007
На основе проведенного анализа данных литературы и предыдущих работ авторов кон-тракта создана концепция развития УСУ, которая основывается на подходе сочетания из-мерений аэрозоля и малых газовых примесей атмосферы и математического моделирова-ния переноса аэрозоля примесей в атмосфере. Исследования имеющихся измерительных комплексов – анализаторов подвижности, оптических спектрометров, диффузионных спектрометров – позволили выявить наиболее перспективный вариант в эксперименталь-ном направлении. Диффузионный аэрозольный спектрометр представляется наиболее перспективным из-за того, что он обладает наименьшим временем одного измерения, с его помощью измерения концентрации можно проводить в непрерывном режиме, что очень важно для атмосферных исследований. Отмечено, что каким бы коротким не было время измерений, происходит усреднение по пространственной ячейке размером 100 - 300м, поэтому неизбежно сопоставление измерений с математическим моделированием соответствующего региона. С этой целью будет произведен мезо масштабный набор сце-нариев, соответствующий различным метеорологическим условиям. Сопоставление этих сценариев с измерениями, соответствующими одинаковым метеорологическим условиям, даст возможность получить полную и достоверную информацию о существующей аэро-зольной ситуации в регионе, прогнозировать ее дальнейшее развитие. При этом рассмот-рены различные подходы для решения проблемы. В комплексную модель входят блоки, отвечающие различным процессам, протекающим в атмосфере при переносе аэрозоля: нуклеации, конденсации и испарению, коагуляции. Предполагается включить в модель блоки, соответствующие как термодинамическим процессам, отвечающим стационарным состояниям, так и кинетические, отвечающие временным зависимостям.
Развернуть
2
01.07.2007 - 31.12.2007
В результате работ в течение второго этапа был выполнен следующий объем работ: была создана механическая часть анализатора электрической подвижности (АЭП). Этот прибор предназначен для измерения спектра раз-меров аэрозолей самого малого размера – от 1 нм. Поскольку работающий в УСУ диффузионный аэрозольный спектрометр (ДАС) и АЭП основаны на различных принципах измерения, то параллельная их работа дает наиболее корректные результаты. Кроме этого, их можно использовать для взаимной калибровки. Практическое применение результатов измерения как в атмо-сферных, так и в лабораторных условиях – это диагностика нано частиц в га-зовой фазе. Для получения достоверной информации по диагностике частиц и создается этот прибор, который дополнит ДАС. Для завершения работ по созданию АЭП необходимы: программируемый источник высокого напряже-ния, компрессоры с фильтрами, счетчик ядер конденсации, состоящий из ук-рупнителя частиц, счетчика субмикронных частиц, который будет опреде-лять концентрацию частиц, выделенных АЭП. Эти работы планируется про-водить на следующем этапе работ.
Для того, чтобы подготовить аэродисперсную фазу к анализу с помо-щью АЭП необходимо зарядить аэрозольные частицы, которые потом будут выделены АЭП. С этой целью было изготовлено зарядное устройство, осно-ванное на источнике бета излучения - 241Am. Предполагается, что поток газа с аэрозольными частицами, проходя через канал с этими источниками, ней-трализуется и часть его – до трети несет один элементарный заряд. Для про-верки работы зарядного устройства оно было включено в схему исследова-ния аэродисперсной фазы последовательно с электрическим конденсатором, который удалял из потока все заряженные частицы. Оказалось, что после за-рядного устройства приблизительно треть частиц оказалась заряженной, т.е. зарядное устройство работает в нормальном режиме.
Для более удобной и корректной работы на этом этапе был создан до-полнительный интерфейс и программное обеспечение для контроля работы всей УСУ в целом с помощью одного компьютера, а также для сбора всех данных в файлах, удобных для последующей обработки. Такая работа была проделана, и все данные, которые были получены с помощью УСУ, теперь записываются в формате, удобном для их дальнейшей обработки и использо-вания. Кроме этого, все приборы, входящие в УСУ: ДАС, газоанализаторы, ультразвуковая метео установка, озонометр управляются и контролируются с одного компьютера по универсальной программе.
Для получения более полной информации об исследуемой атмосфере в ДАС был включен электрический конденсатор, который извлекал все заря-женные частицы из потока. Таким образом, теперь появилась возможность получать информацию об электрическом заряде атмосферы и о доле заря-женных и нейтральных частиц в атмосфере. Это может быть использовано для моделирования процессов в атмосфере, поскольку ионы атмосферы более активны по сравнению с нейтральными частицами.
Особо следует отметить модернизацию программного обеспечения, предназначенного для моделирования образования, трансформации и транс-порта атмосферного аэрозоля и малых газовых примесей. В период выполне-ния работ по 2 этапу в модель были включены блоки, описывающие жидко-фазные реакции, которые протекают в жидких аэрозольных частицах. Эти блоки позволяют установить соответствие между измерениями и теоретиче-скими расчетами.
Развернуть
3
01.01.2008 - 30.06.2008
В соответствии с календарным планом контракта в течение работ по текущему этапа были произведены измерения содержания газовых составляющих и концентрации и распределения по размерам аэрозоля атмосферы прибрежной зоне Байкала. Измерения производились в реальном масштабе времени. Одновременно производилась первичная обработка полученных результатов, создавался банк данных, в который были включены метеорологические данные – температура воздуха, относительная влажность, скорость и направление ветра, давление. Для анализа этих данных были произведены расчеты по моделям, адаптированным к данному региону. С помощью этих моделей были созданы сценарии транспорта и трансформации аэрозоля и газовых составляющих в регионе. Эти сценарии были сопоставлены с результатами измерений. Сопоставления показали, что в области самых малых частиц существует заметное отклонение расчетных данных и экспериментальных, а для более крупных частиц – более 10 нм, обнаружено хорошее согласие между расчетными и экспериментальными данными. Это означает, что в модели корректно работают механизмы конденсации и коагуляции, а процессы нуклеации не учитывают всех механизмов образования новых частиц, что приводит к занижению расчетных данных по сравнению с измеренными. Это означает, в что модели следует скорректировать блок образования новых частиц из газовой фазы или учесть механизм образования частиц на ионах. Кроме этого, был произведен корреляционный анализ полученных данных. Это позволило выявить связи между различными параметрами данных – полной концентраций частиц, концентрацией субмикронной фракции, среднего размера, ширины распределения и так далее. Эти связи показали, каким процессам в атмосфере соответствуют изменения параметров аэрозоля и газовых составляющих, когда происходит образование новых частиц в атмосфере, а когда появление новых частиц происходит из-за заноса их из других регионов. Модельные расчеты позволили дополнить измерения в одной точке пространства до информации по всему региону.
План работ выполнен полностью.
Развернуть
4
01.07.2008 - 31.10.2008
В соответствии с календарным планом контракта на текущем этапе было проведено исследование измерений, проделанных в атмосфере региона Байкала, проведен корреляционный анализ данных, определена доля заряженных частиц. С целью получения информации о распределении по размерам частиц и их химического состава в целом по региону было произведено моделирование образования и эволюции атмосферного аэрозоля во всем регионе. Поскольку измерения производились в одной точке - вблизи солнечного телескопа поселка Листвянки – то привязку по данным согласовывали с измеренными распределениями по размерам. В конечном итоге это сопоставление позволило определить состояние аэрозоля в атмосфере во всем регионе. Корреляционный анализ, в свою очередь, дал возможность отделить характерную составляющую изменений аэрозоля в атмосфере от случайных, вызванных действием случайных источников. Это дало возможность понять, какие естественные изменения происходят в атмосфере в данный момент. Кроме этого, производились работы по совершенствованию работы УСУ. Эта модернизация касалась создания математического обеспечения работы анализатора электрической подвижности. С этой целью было сформулировано уравнение, описывающее движение частиц в электрическом поле с учетом диффузии в воздухе для частиц различного размера. Это уравнение было решено как для сплошного потока, так и для пуазейлевского режима течения по каналам. Сравнение этих режимов течения позволило построить модель переходного режима от сплошного к пуазейлевскому. Это было достигнуто тем, что уравнение было решено численно, при этом аналитические решения применялись для контролирования численных решений и оценки получаемых при этом ошибок. Полученное решение существенно отличается от подходов, применяемых традиционно. Дело в том, что изначально для решения проблемы решалось уравнение, соответствующее траектории движения - дифференциальные уравнения первого порядка, а затем на это накладывались отклонения от траектории, соответствующие диффузии. Это не в полной мере отражает процессы, происходящие в системе. Предлагаемый подход отличается тем, что решается общее уравнение, которое включает в себя все случаи – как одну диффузию, так и совместное действие диффузии и поля, доля каждого вклада определяется соотношением между коэффициентами диффузии частиц и напряженностью электрического поля.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.8 Проведение исследований с использованием уникальных стендов и установок, а также уникальных объектов научной инфраструктуры (включая обсерватории, ботанические сады, научные музеи и др.), научных организаций и образовательных учреждений высшего профессионального образования
Тема
Разработка технологии дистанционного зондирования полей температуры, влажности и концентраций основных малых газовых составляющих в атмосфере с использованием инфракрасного Фурье-спектрометра повышенной информативности
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Количество заявок
4
Тема
Проведение исследований с использованием высокоэнергетических уникальных установок и комплексов (мероприятие 1.8 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
61,8 млн
Количество заявок
15
Тема
Разработка гиперспектральной камеры видимого и ближнего инфракрасного диапазонов спектра для малых и микрокосмических аппаратов, предназначенной для определения концентраций малых газовых составляющих в атмосфере, примесей и загрязнений в гидросфере.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
4
Тема
Проведение исследований физических и химических процессов с использованием уникальных стендов и установок в области энергетики и энергосбережения (мероприятие 1.8 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
111,6 млн
Количество заявок
32
Тема
Проведение исследований состава, структуры и свойств веществ и перспективных материалов с использованием уникальных установок (мероприятие 1.8 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
148,8 млн
Количество заявок
57