24 | 04 | 2017
Печать E-mail

Комплексные исследования в свободной атмосфере
под руководством К. Я. Кондратьева

Биненко  В. И.*

Настоящее воспоминание посвящено памяти Кирилла Яковлевича Кондратьева /14.06.1920-1.05.2006 гг./, который являлся основоположником природоресурсных и экологических, космических исследований в СССР, организатором и научным руководителем комплексных национальных экспериментов, одним из  инициаторов ряда очень значимых, знаковых международных экспериментов. К. Я. Кондратьев являлся признанным специалистом в области спутниковой метеорологии, дистанционного зондирования атмосферы, сравнительного планетоведения, глобальной экологии. Академик К. Я. Кондратьев всегда был активен и принципиален в отстаивании  и сохранении устоев современной российской науки, как в понимании  проблем связанных  как с природными и антропогенными факторами изменения глобального климата, так и развитием геодинамики и геополитики.
      В роду Кондратьевых был известный монах-игумен Кирилл Белозерский, в честь него и был назван родителями будущий академик, который родился  14 июня 1920 г. в г. Рыбинске (Ярославской обл. России) и получил начальное и среднее образование в Ленинграде.
      Школьный учитель физики привил ему любовь к естествознанию и в 1938 г. К. Я. Кондратьев поступил на физический факультет Ленинградского университета, учёба в котором была прервана войной и с 1941 по 1944 г. Кирилл Яковлевич был одним из активных защитников нашей Родины на Ленинградском и Северо-западном фронте. После  третьего ранения он был демобилизован и продолжил учёбу и тем самым поддержал непрерывность образования на физическом факультете в годы войны, а  в 1946 г. защитил диплом на кафедре физики атмосферы университета, в котором проработал около 30 лет  в должностях от ассистента, доцента, профессора до заведующего кафедры физики атмосферы и ректора (1964-1970 гг.).
      Своими трудами и талантом  первопроходца, по  научному вкладу в геофизику  Кирилл Яковлевич вписал своё имя  в число наиболее видных и ярких выпускников  первого университета России, наряду с такими известными академиками как В. В. Вернадский, В. А. Фок, А. Н. Теренин, В. И Смирнов, Г. И. Марчук, и другими выдающимися физиками-выпускниками университета.
      Великая Отечественная война, память о погибших сверстниках наложили на научно-преподавательскую деятельность К. Я. Кондратьева особую ответственность и способность работать и за себя и за тех сверстников и сокурсников, кто не вернулся с фронта.
      Умение организовать сотрудников, коллег по работе, учеников, заинтересовать и наметить  приоритетные,  наиболее значимые цели  научных исследований наряду с верой в молодых выпускников, которые подключались к самым ответственным и далеко не простым проектам, в сочетании  с плодотворной кооперацией с другими научными и производственными организациями не только в нашей стране, но и за рубежом позволили осуществлять как обширные экспериментальные исследования в свободной атмосфере, так и теоретические работы в рамках аналитических и численных методов моделирования связанного в первую очередь с переносом коротковолновой/КВ/ и длинноволновой/ДВ/ радиации в системе Солнце – атмосфера – Земля.
      Чтобы не быть голословным следует напомнить, что в 60-70-ые годы К. Я. Кондратьев нацелил тогда совсем ещё молодых И. Я. Бадинова, В. В. Михайлова, В. В. Ащеулова, В. С. Гришечкина на разработку спектральных приборов, Л. С. Ивлева -аэрозольных импакторов и датчиков  для  полевых -наземных, аэростатных, самолётных и спутниковых измерений КВ и ДВ солнечного излучения и именно эти приборы и их модификации обеспечили первоначальный массив данных, позволили в дальнейшем реализовать комплексные эксперименты в различных регионах страны,  над Беринговым морем, в Арктике и Антарктиде, в США,  над Атлантическим  и Тихим океанами. Меня только что окончившего физфак  К. Я. Кондратьев послал в первую командировку в 1967 г. в Подлипки /ныне г. Королёв/ и Чкаловское и Циолковский в связи с подготовкой к эксплуатации на пилотируемом космическом корабле прибора для измерения внеатмосферной солнечной постоянной, разработанного в отделе радиационных исследований ГГО им. А. И. Воейкова, а уже в 1969-70 гг. поручил проводить комплексные самолётные исследования по оценке возможности обнаружения малых очагов горения и картированию лесных пожаров на северо-западе России и в Сибири.  В 1970-73 гг. К. Я. Кондратьев поручил мне /всего лишь аспиранту/ руководство комплексными исследования облаков над Чёрным и Азовским морем на базе двух самолётов лабораторий ГГО ИЛ-18 и Ил-14. И таких примеров доверия молодёжи  со стороны Кирилла Яковлевича можно было бы привести достаточно много и для многих из нас К. Я. Кондратьев стал фактически крёстным отцом в науке.
 


1.


2.
 
3.
1.Штаб квартира ВМО.22.04.1968. К. Я. Кондратьев получает 12-ю премию ММО.
2. Проф. Кондратьев с космонавтом Александром Волковым.1965 г.
3. Вместе с проф. Г. Робинсоном в 1980 г.
/обсуждается возможность публикации советско-американской монографии «Аэрозоль и климат» - была издана в 1991г./

      Научные успехи К. Я. Кондратьева на заре его карьеры связаны с умением сочетать экспериментальную работу /как оказалось нагрев в парнике связан с отсутствием турбулентного обмена между поверхностью почвы и атмосферой/ с разработкой  теоретических вопросов и обобщения исследований парникового эффекта, что было сделано в первой монографии Кирилла Яковлевича «Перенос длинноволнового излучения в атмосфере» в 1950 г. Дальнейшим развитием этих работ стала публикация в 1983 г. книги «Парниковый эффект в атмосфере» совместно с Н. И. Москаленко. Аэростатные измерения солнечной радиации в стратосфере, выполненных в 60-ые годы под руководством К. Я. Кондратьева, а также весомый вклад Кирилла Яковлевича в зарождающуюся в 60-70 годы спутниковую метеорологию уже в те годы предопределили его харизму, как выдающегося геофизика, как человека энциклопедических знаний с прекрасным владением английским языком.
      Международная деятельность Кирилла Яковлевича была  чрезвычайно широкой и многообразной, достаточно вспомнить, что после запусков первых ИСЗ в рамках резолюции ВМО 1721(XVI )  и соответствующих резолюций  Ассамблеи ООН 12 видных учёных, включая К. Я. Кондратьева, осуществляли вопросы консультирования и кооперации в области международного сотрудничества в целях  мирного использования космического пространства, в исследовании атмосферы. Студенты, преподаватели и сотрудники могли слушать лекции выдающихся западных учёных, приглашённых К. Я. Кондратьевым  в университет, таких как главный редактор “Applied Optics”J.Howard, известных спектроскопистов, специалистов в области дистанционного зондирования, численного моделирования погоды и климата. Это было чрезвычайно важно, поскольку большинство  зарубежных журналов приходили в библиотеки с более чем годичным опозданием, «железный занавес», который существовал в те времена  во многом препятствовал общению учёных, искусственно отделял нас от мировой науки. В 1970 г. благодаря  дружеским связям К. Я. Кондратьева с американскими учёными в ЛНЦ РАН был показан фильм о реализации лунного проекта США «Аполлон» с показом  первых шагов Л. Армстронга по поверхности Луны. По-видимому, такая активность К. Я. Кондратьева /и не без  «помощи» отдельных недоброжелателей/ не понравилась компетентным органам и, несмотря на то, что К. Я. Кондратьев в разные годы был  членом горкома, обкома партии, но негатив, накопленный в этих структурах, привёл к тому, что, начиная с 1976 г. и многие последующие годы Кирилл Яковлевич был фактически не выездным.
      Под руководством академиков М. В. Келдыша, Е. К. Фёдорова, Г. И. Марчука, Ю. А. Израэля в рамках делового  и творческого   сотрудничества К. Я. Кондратьева с академиками М. И. Будыко, В. Е. Зуевым, А. Ф.Трёшниковым, А. Л. Яншиным и многими другими учёными и организаторами науки было налажено тесное сотрудничество между академическими и прикладными научно-исследовательскими организациями, исполнителями  с целью реализации комплексных натурных экспериментов по изучению влияния аэрозолей, облаков, парниковых газов на перенос радиации в атмосфере в фоновых и экстремальных условиях.
      Ещё в 70-м году на заседаниях учёного совета ГГО Кирилл Яковлевич говорил, что, если исключить опасность 3-ей мировой войны, то наибольшую опасность для человечества представляют стихийные и техногенные катастрофы, а проблемы экологической безопасности должны иметь приоритетное значение. Именно эти во многом междисциплинарные вопросы являются предметом научных интересов Кирилла Яковлевича в течение последних пятнадцати лет его работы в Санкт-Петербургском  научно-исследовательском центре экологической безопасности НИЦЭБ РАН. А публикация в 1999 г. монографии «Экодинамика и геополитика т.1. Глобальные проблемы», т. 2 «Экологические катастрофы»  совместно с А.А.Григорьевым  и в 2002 г. «Глобальные  изменения окружающей среды: экоинформатика» совместно с В. Ф. Крапивиным были положительно оценены как в России, так и за рубежом. Наряду с этим К. Я. Кондратьев вместе с проф.О. М. Иоханнесенном и другими известными учёными стал одним из организаторов международного центра по исследованиям окружающей среды и дистанционному  зондированию им. Нансена (NIERSC), одной из задач которого является поддержка в становлении молодых учёных  в России. Творческая кооперация с российскими и зарубежными учёными была закреплена целым рядом публикаций, которые во многом способствуют интеграционным процессам  в мировой науке.
      Комплексность исследований в свободной атмосфере в зависимости от целей проводимых экспериментов предполагает, как правило, одновременные подспутниковые наземные, самолётные, ракетные, аэростатные и аэрологические измерения спектральной и интегральной радиации, а также аэрозольные, микроструктурные  и микрофизические измерения в облаках, измерение аэрозольной оптической толщины атмосферы, оптической плотности облаков. То есть на основе физического многоуровневого эксперимента в свободной атмосфере использование таких приборов и их носителей могло бы позволить установить функциональные зависимости между измеряемыми параметрами.

1. Атлантический тропический эксперимент 1974 г. /наземные, судовые, самолётные, аэрологические спутниковые измерения переноса сахарского аэрозоля и радиации/
2. Стратосферный эксперимент в районе г. Рыльска /1975 г./ и г. Ларами /1976 г./                               3.  Самолёт-лаборатория ГГО ИЛ-18 для дистанционного зондирования атмосферы до высоты 8-9 км с комплексом  спектральных и интегральных приборов для измерения радиации, метео и аэрозольно-облачными датчиками


      Аэростатные измерения, выполненные в начале 60-х годов с помощью солнечных спектрометров и пиранометров до высот 30-33 км, при одновременном измерении аэрозолей позволили получить данные о вертикальных профилях спектральной прозрачности, потоках нисходящей и восходящей радиации, сделать первые оценки внеатмосферной солнечной постоянной S0. Эти данные, дополненные измерениями спектрального распределения солнечной постоянной с высотных самолётов, а также последующими её измерения с пилотируемых космических кораблей, позволили установить, что S0 = (1347 ± 4) Вт/м2 и эти значения являются базовыми при всех расчётах в радиационном блоке общей циркуляции атмосферы. В ходе этих исследований
выяснилось, что зарегистрированное поглощение солнечной радиации связано с ядерными испытаниями, при которых образовывалось значительное количество двуокиси азота, которая сильно поглощает коротковолновую радиацию.
      Более поздние аэростатные измерения, выполненные в рамках советско-американского проекта в 1975/76 гг. вблизи г. Рыльск /Россия/ и г. Ларами /США/ по изучению стратосферы с помощью фотоэлектрических счётчиков от 0.4 мкм и выше, импакторов, фильтровых ловушек аэрозолей, измерения аэрологических параметров, нисходящих и восходящих потоков длинноволновой радиации, заборов проб озона и других газов позволили изучить особенности слоя Юнге, определить изменчивость не только стратосферного аэрозоля /его микроструктуру и фазовое состояние/, но и озона, установить корреляционные связи между концентрацией стратосферного аэрозоля  и скоростью изменения радиационной температуры.
           Для обеспечения научно-исследовательских работ в области развития методов спутниковой метеорологи, изучения природной среды  и радиационной энергетики атмосферы на базе самолёта ИЛ-18 была создана летающая лаборатория Главной геофизической лаборатории им. А. И. Воейкова /ГГО/, которая играла центральную роль
при проведении многих комплексных исследований в свободной атмосфере в течение почти 25 лет.
      Самолёт-лаборатория ИЛ-18 ГГО использовался для проведения испытаний бортовой аппаратуры метеорологических спутников, уточнения её технических характеристик, разработки методов градуировки приборов и интерпретации данных измерений. Этот самолёт лаборатория участвовал в подспутниковых экспериментах для оценки точности  радиационных измерений, для  сбора статистических характеристик пространственно-временной изменчивости поля уходящей радиации, вертикальных профилей интегральных и спектральных потоков нисходящей и восходящей радиации, углового  распределения отражённой радиации, инфракрасного /ИК/ и радиотеплового излучения подстилающей поверхности и атмосферы. 12 комплексов аппаратуры на самолёте-лаборатории содержали также приборы для измерения метеорологических и аэрозольных характеристик зондируемой атмосферы, для изучения микрофизики облаков и их оптической плотности, двух-волновые лидары, радиолокатор бокового обзора, ИК-радиометр, ИК-тепловизер и аэрофотокамеры, а также приборы для определения навигационных характеристик /путевая и воздушная скорость, барометрическая высота, углы крена, тангажа. Отдельные эксперименты могли быть поддержаны также самолётами-лабораториями ИЛ-14 и ЯК-40.
      Так например, на базе ИЛ-14 на северо-западе России и в Сибири в 1970 г. проводились комплексные исследования возможности обнаружения модельных очагов горения на открытых местах и под кроной деревьев с помощью ИК-тепловизера, а также зарождающихся очагов горения в лесу, проводилось картирование крупных лесных пожаров скрытых пеленой дымового облака до 2-4 км, с одновременным вызыванием с помощью пиропатронов с иодистым серебром осадков из кучевых облаков образующихся вблизи таких пожаров /с целью их тушения/ при этом проводились также измерения атмосферного электричества над пожарами.
      С 1970 г. самолёт лаборатория ИЛ-18 ГГО принимал участие в осуществление комплексного энергетического эксперимента КЭНЭКС, в 1972 г. в советско-американском микроволновом эксперименте «Беринг», в 1973 г. в атлантическом тропическом эксперименте АТЭП /участвовало 72 государства.40 судов, 13 самолётов лабораторий, три спутника/, полярном эксперименте ПОЛЭКС-76, в глобальном аэрозольно-радиационном эксперименте ГАРЭКС, первом глобальном эксперименте /1978-1979 гг./, а также в других национальных и международных программах исследования глобальных атмосферных процессов /ПИГАП/.
       Среди национальных экспериментов следует выделить комплексные эксперименты по изучению облаков над морем, сушей и городом, в Арктике над СП-22, а также эксперименты над городами Запорожье, Рустави, Алма-Ата, в 80-ые годы эксперименты по изучению проблем связанных с иссушением Аральского моря, по сравнению лимнологии Великих озёр Америки и русских озёр /Байкала, Ладоги, Онеги/.
      В ходе выполнения этих уникальных экспериментов изучалась роль радиационных факторов, основных составляющих уравнения теплового баланса, влияющих на изменение климата; апробировались методы дистанционного зондирования температуры, влажности, скорости приводного ветра, водозапаса облаков и атмосферы, интенсивности осадков, сплоченности льда и других параметров на основе измерений собственного теплового излучения атмосферы и подстилающей поверхности в СВЧ диапазоне на основе многоканальных спектрально-поляризационных измерений.
      На основе спектральных измерений потоков КВ радиации удалось разделить аэрозольное поглощение от молекулярного поглощения. Оценить соотношение  между составляющими теплового баланса в аэрозольно-замутнённой атмосфере ,установить, что облака поглощают не только в области молекулярного поглощения, но и в видимой области, выполнить сравнение экспериментальных данных с расчётами, что было осуществлено в монографии «Полный радиационныё эксперимент» 1976 - под ред. К. Я. Кондратьева. И Н. Е. Тер-Маркарянц. Результаты самолётных измерения радиации были обобщены в монографии «Альбедо и угловые характеристики отражения подстилающей поверхности и облаков» 1981 - под ред. К. Я. Кондратьева, «Полярный аэрозоль, протяжённая облачность и радиация» 1981 - под ред. К. Я. Кондратьева и В. И. Биненко, «Влияние облачности на радиацию и климат» 1984 и  «Перистые облака и климат» 1988-совместно с В. И. Биненко. Была установлена зависимость между поглощательной способность облачной и безоблачной атмосферой между оптической толщиной облаков и аэрозольной оптической толщиной соответственно. Было рассмотрено аномальное поглощение облаков, которое может быть объяснено не только за счёт молекулярного поглощения, континуального ослабления, но и многократного рассеяния в облаках в видимой области спектра. При этом облака над городом отличаются от облаков над морем и сушей по своей микроструктуре и сильно загрязнены, а  в зависимости от преобладания сульфатного или сажевого аэрозоля могут как увеличивать, так и уменьшать  альбедо облаков. Оказалось, что поглощение в грязных облаках может достигать 25 Вт/м2. Была установлена широтная зависимость  радиационного возмущающего воздействия облаков /индекса  f /.
      На основе решения обратной задачи с дистанционного зондирования с использованием многоканальных микроволновых радиометров под руководством К. Я. Кондратьева и при участии Ю. И. Рабиновича, Г. Г. Щукина, В. В. Мелентьева, Е. М. Шульгиной. Результаты этих исследований обобщены в монографии «Космическая дистанционная индикация акваторий и водосборов» 1992 совместно с В.В. Мелентьевым и В. А. Назаркиным, а за разработку научных основ дистанционного СВЧ радиометрического метода определения влажности почв  К. Я. Кондратьев /вместе Е. М. Шульгиной/ стал лауреатом государственной премии СССР за 1983 г. Многие методы СВЧ радиометрии, апробированные в те годы, стали повседневной практикой  дистанционного зондирования в наши дни.
      Особо следует отметить комплексные эксперименты с привлечением космонавтов с пилотируемых космических кораблей под руководством К. Я. Кондратьева и А. А. Бузникова, что было обобщено в монографии «Исследования природной среды с пилотируемых летательных аппаратов» 1972, а результаты, впервые выполненных затменных экспериментов на орбитальной станции «Салюте-4», по определению распределения малых газовых компонент в атмосфере c помощью комплекса солнечных спектрометров КСС-2 в «Global change remote sensing» 1995 – совместно с А. А. Бузниковым и О. М. Покровским.
     Эти  и многие  другие данные о парниковых газах , собранные разными учёными вместе с результатами многочисленных экспериментов и результатами численного моделирования общей циркуляции и климата, легли в основу монографий К. Я. Кондратьева «Глобальный климат» (1989), «Изменения глобального климата: концептуальные аспекты» (2001) - К. Я. Кондраьтьев и др. Несмотря на  несколько разные подходы  и оценки в этих книгах и в докладах МГЭИК, (на основе данных из разных источников и о временной изменчивости концентраций Н2О, N2O, СО2, СН4, тропосферного  О3, галоидуглеродов и кислорода, аэрозолей /сажа и минеральная пыль/ и облаков) дискуссии и споры, которые вёл Кирилл Яковлевич, касались вопросов оценки  неопределённостей результатов моделирования климата и соотношения вклада природных и антропогенных факторов и  их влияния на температуру земной поверхности и приземного воздуха, на возможный подъём уровня моря, исчезновение уникальных сред обитания и некоторых живых организмов, воздействие на здоровье, урожайность с.-х. производства, круговорот и качество  воды. Можно лишь отметить, что вклад природной  и антропогенной составляющих в в изменении концентрации парниковых газов в атмосфере оценивается в соотношении 10 : 1 и даже 100 : 4 /по разным источникам/!
     Основное влияние изменений климата на экосистему проявляется в изменении водных ресурсов и качестве воздуха, особенно, в мегаполисах, в опустынивании, деградации почв, сокращении биоразнообразия и площадей лесов, в нарушении ландшафтов наземных экосистем нашей планеты, что подтверждается  результатами комплексных исследований системы Земля-атмосфера, как на основе  аэрометодов, так и результатов спутникового дистанционного зондирования.
      Одним из наиболее ярких проявлений многогранных дарований К. Я. Кондратьева как учёного и организатора научных исследований является реализация, кажущаяся сейчас фантастической, уникальных и неповторимых /по крайней мере в наши дни/ комплексных экспериментов в системе Солнце-Земля-Атмосфера. Для людей, работающих с Кириллом Яковлевичем, для тех, кто читает его книги, осязаем масштаб его личности как учёного и человека. К его научной школе можно отнести космонавтов Г. Т. Берегового, В. Н. Волкова, А. Г. Николаева, В. П. Савиных, В. И. Севастьянова, Е. В. Хрунова, заведующих кафедр А. А. Бузникова, Ю. М. Тимофеева /которые уже сами имеют свои научные школы/, профессоров О. Б. Васильева, А. А. Григорьева, Л. С. Ивлева, О. И. Смоктия, В. Д. Позднякова, О. М. Покровского, В. В. Мелентьева, И. Н. Мельникову, В. И. Биненко  и многих других докторов и кандидатов наук.
      Удивительно, но факт, что Кирилл Яковлевич, несмотря на свой возраст, смог плодотворно трудиться, а энергия, оптимизм, отношение к работе были примером для многих его коллег и в новых экономических условиях. Кирилла  Яковлевича нет среди нас уже год, но, научные издания, подготовленные им ранее, ещё выходят в свет и в 2007 г.
      Здесь же следует отметить, что эликсир научного долголетия Кирилла Яковлевича был связан с накоплением знаний и генерацией новых научных реализаций и знаний. Будучи типичным «трудоголиком» и благодаря этому качеству Кириллу Яковлевичу удалось преодолевать и многие беды. Но жизнь конечна и потеря таких людей как академик  РАН  К. Я. Кондратьев хотя и невосполнимая утрата для геофизики, но идеи Кирилла Яковлевича, методология  его научных работ  востребованы и находят своих преемников сегодня и, несомненно, будут нужны в будущем. Кирилл Яковлевич был истинным интеллигентом, настоящим подвижником российской науки и патриотом  своей страны.
________________
*д. ф.-м. н., проф., ведущий н. с. НИЦЭБ РАН