Уникальные научные установки

Международная обсерватория ZOTTO (ZOTTO)

УНУ создана в 2005 году

Адрес
  • Сибирский
  • 25 км. западнее п. Зотино, Средне-Енисейский ОЭП, 25 км. западнее п. Зотино
  • 🌎http://forest.akadem.ru/State/MID.html
Руководитель работ
Сведения о результативности за 2017 год (данные мониторинга)
Участие в мониторинге Число организаций-пользователей, ед. Число публикаций, ед. Загрузка в интересах внешних организаций-пользователей, %
нет000.00
Базовая организация

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт леса им. В. Н. Сукачева Сибирского отделения Российской академии наук

Информация об уникальной научной установке (УНУ)

На базе обсерватории «ZOTTO» - станции интеграционных атмосферных наблюдений в среднетаежной подзоне Сибири (60°48' С.Ш.; 89°23' В.Д.), cовместными усилиями ученых и специалистов ИЛ СО РАН (Красноярск) и общества Макса Планка (Германия) проводятся круглогодичные высокоточные измерения концентраций парниковых газов (CO2, CH4, CO, NO, NO2, NOx, O3), аэрозольного состава и метеорологических параметров в пограничном слое атмосферы. Основа инфраструктуры обсерватории - металлическая мачта высотой 302 м, где на профиле высот (4, 52, 92, 156, 227 и 301 м) расположены метеорологические датчики и ряд воздухозаборников, соединенных системой трубопроводов с анализаторами лабораторного модуля расположенного у основания мачты. Высота мачты позволяет исследовать относительно однородную часть атмосферы - пограничный слой (ПСА), давая возможность оценки поверхностных потоков парниковых газов, интегрированных над обширной территорией Центральной Сибири. Для масштабирования интеграционных оценок обменных потоков парниковых газов, измерения обсерватории сопряжены с локальными оценками стоков/источников CO2/CH4 в разных биоклиматических провинциях бассейна реки Енисей (региональная сеть измерений чистого экосистемного обмена (NEE) “KrasFLUX”): зрелый северотаежный лиственичник (64°12' С.Ш.; 100°27' В.Д.); лесо-болотные комплексы - сосновый лес и верховое болото (высокий рям) (60°48' С.Ш.; 89°22' В.Д.); темнохвойная тайга (60°01' С.Ш.; 89°49' В.Д.); лесотундра (п. Игарка; 67°28' С.Ш.; 86°29' В.Д.).

Перечень оборудования, размещенного на высотной мачте и в лабораторном модуле обсерватории:

1.    Анализатор метана, диоксида углерода и водяного пара EnviroSense 3000i фирма-
производитель PICARRO INC., США;
2.    Анализатор угарного газа (Aerolaser), Aerolaser GmbH, Германия;
3.    Анализатор угарного газа APMA-370, HORIBA Ltd., Япония;
4.    Конденсационный счетчик частиц CPC 3760A с зарядником частиц TSI, St. Paul, MN, США;
5.    Интегрирующий нефелометр TSI 3563, TSI, St. Paul, MN, США;
6.    Абсорбционный фотометр PSAP, Radiance Research in Seattle, WA, США;
7.    Фотометрический анализатор озона DASIBI 1008-AH, фирма- производитель Dasibi Environmental corp., США;
8.    Хемилюминесцентный анализатор NO, NO2 и NOх TE42C-TL, фирма- производитель Thermo Electron Corporation, США;
9.    Спектрометр MS-260i, фирма- производитель Oriel Inc., США;
10.    Пробоотборник собственной разработки для регулярного отбора аэрозольных фильтровых проб;
11.    Ультразвуковые анемометры-термометры Solent-R3, фирма-производитель Gill Instruments, Англия;
12.    Датчики температуры и влажности KPK1/6-ME-H38, фирма – производитель MELA Sensortechnik, Германия;
13.    Датчики измерения потоков тепла с поверхности почвы Rimco HP3/CN3 фирма-производитель: McVan Instruments, Австралия;
14.    Радиометры CNR 1, фирма – производитель Kipp&Zonen, Голландия;
15.    Датчики ФАР- радиометр моделъ PAR lite, фирма – производитель Kipp&Zonen, Голландия;
16.    Мембранные датчики атмосферного давления 61202V, фирма – производитель R.M. Young Company, США;
17.    Датчики почвенной влажности Theta Probe ML2x, фирма – производитель Delta-TDevices Ltd, Англия;
18.    Почвенные термометры 902830 – Pt100 , фирма – производитель JUMO, Германия;
19.    Измерители осадков 5.4032.45.009, фирма – производитель ADOLF Thies, Германия.
20.    Датчики инсоляции BF3H, фирма – производитель Delta-T Devices, Великобритании.

Главные преимущества, обоснование уникальности установки, в том числе сопоставление УНУ с существующими аналогами

В отличие от локальных наземных оценок, принятых в основу восходящей (“bottom-up”) стратегии исследования углеродного баланса, сигнал, фиксируемый на высоте ПСА, представляет для исследователей намного большую ценность и информативность, так как дает интегрированную оценку обменных потоков углерода, как природного так и антропогенного происхождения. Такая стратегия исследований - нисходящая (“top-down”), обеспечивает оценку углеродного баланса на уровне региона и целого континента. Измерения парниковых газов с высотных мачт (> 200 м) позволяют исследовать относительно однородную часть атмосферы – пограничный слой, что дает возможность ассимиляции результатов в глобальных моделях. Первые подобные измерения были запущены в 1990-х годах в США и в Венгрии, и в течение двух последних десятилетий сеть мониторинговых станций была расширена в Европе (проект CHIOTTO). С 2006 года в Сибири совместными усилиями общества Макса Планка (Германия) и ИЛ СО РАН (Красноярск) проводятся круглогодичные высокоточные измерения газо-аэрозольного состава в ПСА с помощью уникального комплекса научного оборудования на базе 300-м мачты обсерватории “ZOTTO”. Лесные экосистемы Сибири в качестве природных поглотителей атмосферного углерода сравнительно мало изучены, поэтому высокочастотные измерения синоптических флуктуаций содержания парниковых газов в сочетании с локальными оценками обменных потоков (стоков/источников) углерода в ключевых типах экосистем необходимы для ассимиляции в модельных расчетах баланса углерода как регионального, так и глобального масштаба. Для ИЛ СО РАН обсерватория “ZOTTO” — не просто уникальный научный объект, но полигон международных междисциплинарных исследований. Обсерватория координируется целым консорциумом исследовательских и образовательных институтов России (ИЛ СО РАН; ИФА РАН; СпБГУ; СФУ) и Германии (Институт биогеохимии Макса Планка (Йена); Институт химии Макса Планка (Майнц); Институт тропосферных исследований (Лейпциг)). Сама идея создания подобной исследовательской станции возникла в 2000 г., строительство же, осложненное удаленностью участка от транспортных путей и индустриальных центров, фактически продолжалось два года. «Сердце» обсерватории — металлическая мачта высотой 302 м, на которой установлены метеоприборы и воздухозаборники для отбора образцов воздуха с различных высот для последующего анализа на комплексной измерительной системе, установленной в лабораторном модуле обсерватории. Современная научная аппаратура позволяет получить данные по концентрациям основных парниковых газов, соотношению в них изотопов углерода, азота и кислорода, определить микрофизические, химические и оптические свойства атмосферного аэрозоля. Благодаря этому можно оценить циркуляцию углерода, определить механизм атмосферного переноса воздушных масс, выявить антропогенные и биогенные источники парниковых газов и аэрозоля атмосферы в фоновых природно-климатических условиях Сибири. Частота и спектр регистрируемых параметров на станции позволяет фиксировать континентальный интеграционный сигнал в процессах атмосферно-экосистемного обмена над значительной территорией Сибири и Северной Евразии. Для масштабирования интеграционных оценок потоков парниковых газов, измерения обсерватории сопряжены с локальными оценками обменных потоков (стоков/источников) CO2/CH4 в разных биоклиматических провинциях бассейна реки Енисей (региональная сеть измерений чистого экосистемного обмена (NEE) “KrasFLUX”): зрелый северотаежный лиственичник (64°12' С.Ш.; 100°27' В.Д.); лесо-болотные комплексы - сосновый лес и верховое болото (высокий рям) (60°48' С.Ш.; 89°22' В.Д.); темнохвойная тайга (60°01' С.Ш.; 89°49' В.Д.); лесотундра (п. Игарка; 67°28' С.Ш.; 86°29' В.Д.). Новизна и масштаб проводимых исследований: интеграция нисходящей (“top-down”) и восходящей (“bottom-up”) стратегий исследования углеродного баланса - локального и регионального масштабов оценки – является пионерным в своей области и не имеет аналогов на территории РФ. Измерения на базе обсерватории призваны внести значительный вклад в область исследований изменений природной среды стратегически важного бореального/субарктического региона России и подготовить основу для реализации дальнейших исследований и научных проектов.

Основные направления научных исследований, проводимых с использованием УНУ

  • Круглогодичные высокочастотные исследования синоптических флуктуаций концентраций основных парниковых газов (CO2, CH4, CO, NO, NO2, O3) в ПСА;
  • Мониторинг общего содержания СО, NO2, O3 в вертикальном столбе атмосферы;
  • Оценка изотопного состава парниковых газов для диагностики источников их географического и биотического формирования;
  • Измерения обменных потоков углерода (CO2/CH4) в экосистемах основных биоклиматических провинций бассейна р. Енисей (северотаежный лиственичник;
  • лесо
  • болотные комплексы;
  • темнохвойная тайга; лесотундра);
  • Изучение микрофизических, химических и оптических свойств атмосферного аэрозоля в ПСА, выявление климатологически значимых источников его формирования;
  • Изучение микро- и мезоклиматических условий в районе исследований;
  • Стационарные исследования углерода (DOC, DIC, POC, pCO2, pCH4) в реках дренирующих ключевые биомы;
  • Комплексные экологические исследования (лесобиологические;
  • геоботанические; эдафические; дендрохронологические и пр.).

Наиболее значимые научные результаты исследований

(1) Проведен анализ суточных и сезонных вариаций концентраций диоксида углерода (СО2) и метана (CH4) в ПСА Средней Сибири (2009-2014 гг), проанализировано ежегодное увеличение и долговременный линейный тренд (2006 – 2013 гг) содержания диоксида углерода атмосферы (Тимохина и др., 2015 а, б, в). Установлено, что в фоновых природно-климатических условиях Средней Сибири наблюдается устойчивый рост концентрации атмосферного СО2, на уровне 1.68 ppm/год. (2) Проведен анализ суточных и сезонных вариаций микрофизических, химических и оптических свойств аэрозоля атмосферы и приемных концентраций моноксида углерода (СО) над лесными экосистемами Средней Сибири. Выявлен ежегодный вклад пожарных эмиссий в газо-аэрозольный состав атмосферы (Панов и др., 2011; Heintzenberg et al., 2011; Vasilieva et al., 2011; Панов и др., 2013; Chi et al., 2013; Panov et al., 2016). (3) Проведена оценка биотических и географических источников формирования атмосферного аэрозоля в ПСА Средней Сибири (Heintzenberg et al., 2013), исследован состав углеродсодержащей фракции аэрозоля (Михайлов и др., 2015). (4) Проведена оценка аэрозольного состава атмосферы, формируемого в условиях средних и высоких широт Евразии, выявлены существующие сигналы в его формировании с оценкой природы их происхождения (Heintzenberg et al., 2013; Панов и др., 2015). (5) Посредством биомаркерного анализа (лигнин/фенольные соединения) был оценен вклад разных таксономический групп (голосеменные/покрытосеменные) и тканей растений (древесные/недревесные) в формирование аэрозольной фракции от лесных пожаров в Средней Сибири (Panov et al., 2016).

25 км. западнее п. Зотино, Средне-Енисейский ОЭП, 25 км. западнее п. Зотино
📷

Перечень объектов в составе УНУ (5)

Наименование Изготовитель Страна Год выпуска Количество единиц
Анализатор TE42C-TL
Назначение, основные характеристики
Thermo Electron Corp Соединённые Штаты Америки 2006 2
Анализатор DASIBI 1008-AH
Назначение, основные характеристики
Dasibi Environmebt corp. Соединённые Штаты Америки 2006 2
Газоанализатор Li-7210 Licor 9
Назначение, основные характеристики
Licor 9 Соединённые Штаты Америки 2006 1
Радиометр CNR 1
Назначение, основные характеристики
Kipp&Zonen Нидерланды 2006 1
Анализатор метана, диоксида углерода и водяного пара EnviroSense 3000i
Назначение, основные характеристики
Picarro Inc. Соединённые Штаты Америки 2006 1

Методики (3)

Наименование методики Наименование организации, аттестовавшей методику Дата аттестации
Методика оценки временной изменчивости концентраций основных парниковых газов (СО2, СН4, СО, NO, NO2, O3) в приземном слое атмосферы ИЛ СО РАН, Институт Макса Планка 05.02.2006
Методика определения изотопного состава (13C/12C, 18O/16O) парниковых газов Институт Макса Планка 10.07.2006
Метод микровихревых пульсаций оценки газообмена углерода (CO2/CH4) между атмосферой и биогеоценозами Институт Макса Планка 01.05.2006

Возврат к списку


0 комментариев

Комментарии отсутствуют!

Вы можете оставить свое сообщение первым.

Написать комментарий