На пятом этапе получены следующие основные результаты:

1. Разработана уточненная и доработанная версия программных и технических решений, в том числе проведена доработка и уточнение программных решений по обработке и анализу данных космического мониторинга содержания метана (CH4) в атмосфере, по выявлению очагов природных пожаров и расчёта объёмов эмиссий, по обработке и анализу данных космического мониторинга антропогенных источников горения, а также для реализации методов математического моделирования.
2. Проведена оценка эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем, которая показала, что в ходе проекта были получены принципиально новые результаты, разработаны новые методические подходы и технологические решения, апробированные на большом объеме экспериментальных данных, которые могут быть использованы в других ПНИ и при выполнении последующей ОКР, а коэффициент научной и научно-технической результативности проекта имеет максимальное значение равное KНтр=1,0.
3. В ходе проведения анализа выполнения требований Технического задания на ПНИ рассмотрены и учтены все пункты и составлена таблица соответствия заданных показателей Технического задания и полученных результатов, которая показала, что работы по проекту полностью соответствуют требованиям Технического задания и Календарного плана.
4. Проведена оценка полноты решения задач и достижения поставленных целей ПНИ, в процессе которой проанализированы все полученные результаты проекта и показано, что все поставленные задачи для решения главной цели проекта путем объединения совместных Российско-Европейских исследований в интересах обеспечения охраны окружающей среды, повышения надежности прогнозов изменения климата и улучшения качества жизни были выполнены в полном объеме и на высоком научно-техническом уровне, как со стороны НИИ «АЭРОКОСМОС», так и со стороны Иностранного партнера - Университета Хельсинки (ATM-SCIENCE UH) .
5. Проведена оценка экономической эффективности проекта, где были учтены все основные результаты интеллектуальной деятельности, полученные в ходе проекта и рассмотрена их принципиальная новизна, конкурентоспособность, научно-технический уровень, экономическая эффективность, соответствие рассматриваемых РИД приоритетным направлениям научно-технической деятельности Российской Федерации и экономической целесообразности. На основании проведения оценки экономической эффективности проекта, показано, что полученные результаты демонстрируют высокий научно-технический уровень разработок и высокий рыночный потенциал полученных результатов, что свидетельствует об их экономической привлекательности.
6. Разработаны рекомендации и предложения по использованию результатов ПНИ в реальном секторе экономики, а также при проведении дальнейших исследований и разработках, которые выявили, что полученные результаты, предназначенные для решения практических задач выявления источников, оценки объемов и динамики распространения загрязняющих веществ в атмосфере на пожароопасных территориях, а также для промышленных и густонаселенных областей окажут влияние на развитие научных и научно-технических направлений в таких областях, как дистанционное зондирование Земли из космоса, физика атмосферы, метеорология, а также экология и рациональное природопользование. Они позволят увеличить оперативность и качество принятия решений предприятиями Росгидромета, Минприроды России, МЧС России и другими ведомствами, а также могут быть использованы в качестве основы для ведения кадастра выгоревших территорий. Применение разработанных методов позволит оценивать влияние негативных воздействий естественных и антропогенных эмиссий и аэрозолей на воздушную среду, в том числе верхнюю атмосферу, на изменение климата в локальном, региональном и глобальном масштабах.
7. Разработан проект Технического задания на проведение ОКР по теме: «Разработка системы мониторинга естественных и антропогенных эмиссий газовых примесей и аэрозолей в атмосферу на основе космических данных и результатов моделирования».
8. В соответствии с Техническим заданием проведены дополнительные патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96, объектами которых послужили поданные на пятом этапе проекта заявки на получение патента на изобретение «Устройство экспресс-анализа примесных газов в атмосфере», а также на регистрацию базы данных «Антропогенные источники эмиссий газовых примесей и аэрозолей на территории РФ, выявленные по данным космического мониторинга».
9. В соответствии с Техническим заданием и Календарным планом на пятом этапе проекта Иностранным партнером - Университетом Хельсинки (ATM-SCIENCE UH, Финляндия) выполнены следующие работы:
- анализ дальнейшего развития и использования сложных методов измерения аэрозолей и инструментов моделирования от квантовой химии глобальных моделей систем Земли;
- обобщение и анализ результатов проведенных исследований. Отчёт 

27 декабря 2016 г. Защита диссертации Королёва А.А. на соискание ученой степени кандидата технических наук. 

22 октября 2016 г. Минобрнауки России приняты работы по четвертому этапу проекта. 

   На 4-м этапе получены следующие основные результаты:
1. Проведены экспериментальные исследования прототипа комплекса программных и технических решений, реализующих разработанные методы космического мониторинга и математического моделирования, которые подтвердили возможности:
- сбора и хранения информации о состоянии воздушной среды, поступающей как со станции приема космических данных, так и из долговременных архивов, полученных с космических аппаратов (КА) Terra, AQUA, AURA, NOAA, Метеор-М и др.;
- обработки данных, полученных со спутников Terra, AQUA, AURA, NOAA, Метеор- М и др., для выявления естественных и антропогенных эмиссий газовых примесей и аэрозолей;
- обработки данных космического мониторинга о состоянии воздушной среды и характеристиках подстилающей поверхности, поступающих с временным разрешением от 4 часов до 7 суток;
- расчета объемов эмиссий газовых примесей (в том числе СО, СО2, NO2 и др.) и аэрозолей в воздушной среде с учетом коэффициентов эффективности для различных типов растительности на основании данных космического мониторинга на разных уровнях пространственной дифференциации;
- получения оценок состояния и динамики изменения атмосферы с интервалом от 12 часов до 1-3 месяцев на региональном и глобальном масштабных уровнях при оценке воздействия эмиссий вредных примесей на воздушную среду;
- построения карт распространения эмиссий газовых примесей и аэрозолей в воздушной среде на основании данных космического мониторинга;
- формирования выходных информационных продуктов (геопривязанные карты с результатами оценки объемов эмиссий и распространения газовых примесей и аэрозолей, результаты статистической обработки и др.).

2. Проведена корректировка разработанной комплексной математической модели газовой и аэрозольной динамики атмосферы, с целью обеспечения возможности моделирования в региональном и глобальном масштабах, которая заключалась в подключении 199 к разработанной на предыдущем этапе проекта комплексной математической модели: гидродинамической модели RAMS (Regional Atmospheric Modeling System); гибридной модели переноса пассивного трассера HYPACT (Hybrid Particle and Concentration Trasport), входящей в состав программного комплекса RAMS и доработанной в соответствии с решаемыми задачами; глобальной трёхмерной химической транспортной модели GEOS-chem.
3. Выполнено уточнение разработанных методов космического мониторинга естественных и антропогенных эмиссий газовых примесей и аэрозолей, а именно: метода космического мониторинга антропогенных источников горения; метода выявления очагов природных пожаров и расчёта объёмов эмиссий по космическим данным; метода мониторинга поля концентрации метана (СН4) в атмосфере по космическим данным, а также методов космического мониторинга динамики антропогенных эмиссий газовых примесей и аэрозолей в атмосферу с использованием результатов исследований иностранного партнера. Отчёт 

Апрель 2016 г. Минобрнауки России приняты работы по третьему этапу проекта.

   На 3-м этапе получены следующие основные результаты:
1. Разработан прототип комплекса программных и технических решений, реализующих разработанные методы космического мониторинга и математического моделирования, который позволяет осуществлять сбор, хранение и обработку данных о состоянии воздушной среды, поступающих как непосредственно со станций приема космической информации, так и из долговременных архивов донных, полученных с космических аппаратов TERRA, AQUA, AURA, NOAA, Метеор-М и др., а также данных, полученных на основании математического моделирования, с целью выявления источников, оценки объемов и динамики распространения загрязняющих веществ в атмосфере на пожароопасных территориях, а также для промышленных и густонаселенных областей, характеризующихся наличием антропогенных источников вредных газовых примесей (в том числе СО, СО2, NO2 и др.) и аэрозолей.
   На рисунке 1 представлена функциональная схема прототипа комплекса программных и технический решений.


   Разработанный прототип программного обеспечения позволяет обеспечит возможность комплексного мониторинга загрязнений атмосферы для исследования последствий влияния природных и антропогенных факторов и применять самые современные подходы для оценки состояния атмосферы, гармонизировать данные и стандартизировать программные средства, что сэкономит значительные средства по интеграции информационных ресурсов необходимых для оценки состояния окружающей среды на глобальном, региональном и локальном уровнях, а также обеспечит снижение негативных воздействий на атмосферу и качество жизни.
2. Разработана эскизная программная документация на прототип комплекса программных и технических решений, реализующих разработанные методы космического мониторинга и математического моделирования, в составе:
- текст программы в соответствии с ГОСТ 19.401-78;
- руководство оператора в соответствии с ГОСТ 19.505-79;
- описание применения в соответствии с ГОСТ 19.502-78.
3. Разработана программа и методика экспериментальных исследований, которая обеспечивает проверку соответствия разработанного прототипа комплекса программных и технических решений требованиям Технического задания и Календарного плана, а также определяет его готовность к приемочным испытаниям. Отчёт

   На 2-м этапе получены следующие основные результаты:

1. Разработана комплексная математическая модель, в состав которой входят следующие основные взаимосвязанные компоненты: модуль подготовки входной информации, использующий основные входные данные, необходимые для моделирования атмосферной циркуляции и переноса газовых примесей и аэрозолей в атмосфере; модель гидротермодинамики региональных атмосферных процессов с учетом орографических и термических неоднородностей  подстилающей поверхности; модель переноса и диффузии многокомпонентных газовых примесей и аэрозолей в атмосфере; модель фотохимической трансформации; модель гомогенной бинарной нуклеации для воспроизведения процессов формирования частиц новой фазы (мельчайшие кластеры) из газов–предшественников; модель кинетических процессов конденсации/испарения; модель кинетических процессов коагуляции с использованием неравновесной функции распределения частиц по размерам. Модель обеспечивает учет динамики атмосферных процессов, переноса и трансформация многокомпонентных газовых примесей и аэрозолей, химической и фотохимической трансформации, а также кинетических процессов нуклеации, конденсации/испарения и коагуляции, происходящих в мезомасштабном пограничном слое атмосферы.

2. Разработаны методы космического мониторинга естественных и антропогенных эмиссий газовых примесей и аэрозолей, в том числе:

- Метод космического мониторинга динамики эмиссий и оценка объемов выбросов NO2 и SO2 от антропогенных источников;

- Метод космического мониторинга антропогенных источников горения и оценка выбросов CO2;

- Метод выявления очагов природных пожаров и расчёта объёмов эмиссий вредных газовых примесей CO2, СО, NO2 и аэрозолей от природных пожаров по спутниковым данным;

- Метод космического мониторинга динамики и распространения пепловых выбросов (SO2) в период извержения активных вулканов;

- Метод комплексного мониторинга поля концентрации метана в атмосфере и природных источников его эмиссий по космическим данным. 

  

Рисунок 1 - Распределение концентрации CO над Европейской частью территории России в августе 2010 года по данным прибора AIRS (molecules/cm2).

   Разработанные методы космического мониторинга естественных и антропогенных эмиссий газовых примесей и аэрозолей, предназначены для решения практических задач выявления источников, оценки объемов и динамики распространения загрязняющих веществ в атмосфере на пожароопасных территориях, а также для промышленных и густонаселенных областей, характеризующихся наличием антропогенных источников вредных газовых примесей и аэрозолей, а также обеспечивают: 

- выявление очагов эмиссий вредных газовых примесей и аэрозолей по многоспекральным космическим данным;

- оценку объёмов эмиссий вредных газовых примесей и аэрозолей;

- дистанционное измерение параметров, характеризующих области распространения эмиссий вредных газовых примесей и аэрозолей;

- идентификацию природных и антропогенных источников эмиссий вредных газовых примесей и аэрозолей в исследуемых областях.

3. Проведен сбор и систематизация данных космического мониторинга для проведения исследований, в результате которого подробно проанализирована и  систематизирована метафинформация 16-ти типов информационных продуктов по характеристикам атмосферы и подстилающей поверхности, получаемых с космических аппаратов Terra, Aqua, AURA, Метеор-М №1, NOAA, Landsat. Общий объем собранных данных составил ~ 610,85 Гб. Отчёт

     В ходе выполнения 1 этапа ПНИ получены следующие основные результаты: 

1. Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы.

2. Проведен выбор возможных направлений проведения  исследований в области разработки методов и технологий космического мониторинга и математического моделирования для выявления, оценки объемов и прогнозирования динамики распространения природных и антропогенных загрязнений атмосферы.

3. Выполнена сравнительная оценка эффективности возможных направлений исследований в области разработки методов и технологий космического мониторинга и математического моделирования состояния атмосферы при наличии эмиссий антропогенных и естественных источников загрязнений.

4. Проведено обоснование выбора оптимального варианта направления исследований в области разработки методов и технологий мониторинга и прогнозирование состояния атмосферы при наличии антропогенных и естественных эмиссий газовых примесей и аэрозолей.

5. Проведены патентные исследования по ГОСТ 15.011-96.

6. Проведены теоретические исследования физических механизмов эмитирования загрязняющих веществ в атмосферу, обусловленных природными и антропогенными факторами переноса загрязнений воздушными массами.

7 Разработаны рабочие гипотезы и построены модели эмиссий газовых примесей и аэрозолей в атмосфере от различных антропогенных и естественных источников.

Рисунок 1 - Распределение эмиссий NO2 над Москвой в мае 2008 года.

Рисунок 2 - Распределение эмиссий CO на территории Евразии в августе 2010 года по данным AIRS.

Далее