В 2019 году в Москве зафиксировано 239 случаев так называемой температурной инверсии, длительностью от одного до нескольких часов, следует из данных Мосэкомониторинга. В целом примерно 15% времени российский мегаполис живет «внутри» метеорологической аномалии. Насколько остра проблема и как именно она сказывается на экологическом состоянии Москвы — в материале «Ведомостей+1».
Не лондонский смог, но...
Влияние температурной инверсии на чистоту воздуха в мегаполисах — тема не новая. Всем известен легендарный лондонский смог, в декорациях которого разворачивается действие литературных произведений викторианской эпохи. Смог возникает в результате температурной инверсии. Город в те времена отапливался угольным топливом. Из-за температурной инверсии продукты горения не могли уходить в верхние слои атмосферы, и жители, по сути, дышали непосредственно тем, что выбрасывалось из заводских труб.
Суть явления проста. В норме температура воздуха довольно быстро уменьшается с высотой — в темпе примерно 6 °C на километр. Это создает своеобразную тягу: вредные вещества, которые накапливаются в воздухе у поверхности земли, выносит на многокилометровую высоту, где они распределяются ветровыми течениями на громадные площади, их концентрация падает, негативное воздействие снижается. Во время температурной инверсии на высоте (а иногда — и сразу у поверхности земли) образуется аномально теплый слой, «тяга» нарушается. Вредные вещества отражаются от теплого слоя, как свет от зеркала, и возвращаются назад, к земле.
Строгое определение гласит, что инверсия в атмосфере — это повышение температуры воздуха по мере увеличения высоты. Различают приземные и приподнятые инверсии. Приземные образуются в безветренные ночи, их толщина составляет десятки-сотни метров, и они существуют не более нескольких часов. Приподнятые инверсии образуются на высоте 2-3 км, толщина слоя достигает сотен метров, разброс температур — до 15-20 °C, время существования — сутки и более. Инверсионный слой препятствует развитию вертикальных движений воздуха и создает неблагоприятные условия для сохранения высоких концентраций загрязняющих веществ.
Недавнее исследование показало, что в последние десятилетия наблюдается заметный рост частоты температурных инверсий. В качестве полигона для исследований была выбрана Гренландия, где нет крупных поселений и, следовательно, можно изучить природные процессы в их чистоте. Причина — нарушение глобальной циркуляции атмосферы, вызванное всепланетарным потеплением. Это привело к значительному сокращению облачного покрова, что, в свою очередь, увеличивает нагрев арктических территорий.
Небо над Гренландией показательно для науки, и, безусловно, именно Арктика в северном полушарии во многом формирует погоду. Однако ощутить последствия температурной инверсии на этом ледяном (пока еще) острове особо некому. Да и не так велики эти последствия в моменте: человек замечает температурную инверсию, когда вредные вещества начинают лезть ему в нос, а выбросов в Гренландии никаких нет. Иное дело —мегаполисы, где от последствий температурных инверсий страдает огромное число людей, сконцентрированных на небольшой территории. При этом локальные погодные условия над мегаполисом настолько сложны, что часто трудно понять, где причина, а где следствие. Безусловно, спусковым крючком для образования температурной инверсии часто выступают погодные условия, в первую очередь нехарактерные для времени года аномально низкие или высокие температуры при отсутствии ветра.
Проблема температурной инверсии характерна не только для мегаполисов. Так, в августе на совещании, посвященном экологической ситуации в Улан-Удэ (население — 413 тыс.), отмечалось, что серьезный вклад в загрязнение местного воздуха вносит температурная инверсия, которая образуется над этим городом с ноября по январь. Исследователи обратили внимание властей на важность включения в систему экомониторинга также и высотных температурных показателей. Отметим, что в зимний период климат Улан-Удэ характеризуется медленными ветрами, город, располагающийся в межгорной котловине, практически не продувается. Это обостряет проблему.
Где «самая большая грелка»?
90% катастроф и чрезвычайных ситуаций в городах связаны с погодой, говорил в прошлом году на Климатическом форуме городов научный сотрудник исследовательского департамента Всемирной метеорологической организации Александр Бакланов. При этом 70% парниковых выбросов приходится именно на города. Так что города «греют», города же и страдают.
«Изменение содержания поступающих в воздух города загрязняющих веществ определяется в основном тремя метеорологическими факторами: термическим и динамическим перемешиванием, воздействием осадков. Часть изменчивости загрязнения воздуха определяют химические процессы в городской атмосфере; их интенсивность зависит от погодных условий — температурного и радиационного фона, влагосодержания, скорости рассеивания, которые имеют выраженные сезонные вариации. (...) Если использовать рекомендованный Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) показатель — предельно допустимую максимально разовую концентрацию (ПДКм.р.), рассчитываемую как среднее за 20 минут измерений, то опасные для здоровья людей условия в Московском регионе наблюдаются нечасто».
И.Н. Кузнецова и др. «Неблагоприятные для качества воздуха метеорологические факторы»
В этой связи стоит поговорить о такой теме, как вклад того или иного мегаполиса в глобальное потепление. Согласно исследованию, которое выпустили специалисты Калифорнийского университета в Ирвайне и Национального центра атмосферных исследований США, Москва за 10 лет нагревается на 0,92 °C. Но это не обязательно следствие «собственного нагрева». Согласно выкладкам ученых из Университетов Калифорнии и Флориды, тепловые «хвосты» мегаполисов распространяются на тысячи километров, меняют естественную циркуляцию воздуха и могут, в частности, вызывать «волны тепла», которые «выстрелят» где-то очень далеко. В каком-то смысле Париж греет Москву, но и Москва — Париж, конечно, тоже.
Помимо прямых температурных измерений, воздействие города на атмосферу можно оценить по выбросам углекислого газа. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Environmental Research Letters, наибольший углеродный след имеют Сеул, Гуанчжоу и Нью-Йорк. Авторы проанализировали данные по 13 тыс. городов. Российская столица вошла в топ-20.
После того как из Москвы были выведены практически все крупные промышленные предприятия, основным загрязнителем атмосферы стал автомобильный транспорт: по данным Мосэкомониторинга, на его долю приходится 93% выбросов. Модернизация муниципального, промышленного и личного транспорта — важная задача, которой уделяют повышенное внимание в российской столице. Доля легкового автотранспорта экологического класса 5 составляет в Москве 36%, при том что доля машин нулевого, самого низкого, класса — 12%. Львиная доля машин имеет классы 4 и 5 (суммарно 70%). То же касается муниципальных автобусов (49%). Хуже ситуация с грузовыми автомобилями: 29% машин имеют нулевой экологический класс. В городе идет масштабная программа обновления общественного транспорта с упором на экологически чистые виды топлива. Регулятор старается стимулировать собственников коммерческого транспорта модернизировать автопарк. Одновременно в кооперации с крупным бизнесом правительство Москвы создает условия для широкого распространения личных электромобилей — в частности, путем расширения сети зарядных пунктов.
«Как отмечалось многими исследователями, в большом городе высокая неоднородность теплофизических свойств и шероховатости подстилающей поверхности вносит „коррективы“ в температурно-ветровой режим, влияя и на фоновый ветровой поток, и на радиационные процессы в АПС [атмосферном пограничном слое]. И самые худшие условия для рассеивания примесей — наличие приземной инверсии — формируются в центре Москвы реже 1% случаев, в ближнем пригороде — с повторяемостью примерно 20% случаев. Следует отметить и значительную роль „выбросов и потерь“ городского тепла, возрастающих в отопительный сезон, которые способствуют усилению термической неустойчивости и тем самым — рассеиванию примесей».
И.Н. Кузнецова и др. «Неблагоприятные для качества воздуха метеорологические факторы»
Не стоит забывать и о воздействии зданий и в целом структуры ЖКХ, говорил на Климатическом форуме городов заместитель регионального директора по Европе Ассоциации С40 Стелиос Диакулакис. Речь идет как о выбросах устаревших ТЭЦ, так и о тепловых потерях ветхих домов. В Москве модернизация объектов тепловой генерации завершена: практически все работают на газе.
В российской столице практически вся потребляемая энергия генерируется в пределах города. По данным Мосэкомониторинга, в 2018 году непосредственные выбросы стационарных источников парниковых газов в Москве снижены на 2% по сравнению с периодом годом ранее. Снижение выбросов обусловлено в первую очередь мерами Комплекса городского хозяйства Москвы в области энергосбережения и модернизации теплоэнергетического комплекса. Энергетический комплекс Москвы является одним из самых экологически чистых в мире: доля природного газа в топливном балансе российской столицы приближается к 100%. В мегаполисе также идет масштабная программа реконструкции жилого фонда, направленная на повышение энергоэффективности зданий. Москва является первым и пока единственным российским городом-участником Партнерства крупных городов в борьбе с изменением климата С40. В 2019 году Москва присоединилась к двум сетям нетворкинга С40 «Качество воздуха» и «Чистый транспорт».
Тем временем ученые продолжают исследования с тем, чтобы глубже понять комплекс термальных феноменов. Важную работу представили исследователи из МГУ и Института физики атмосферы, которые впервые провели трехмерное моделирование процесса и смогли проследить, как изначально локальная «тепловая подушка» рассеивается тропосферными течениями на громадные территории. В результате ученым удалось численно объяснить такие феномены, как заметные суточные колебания температуры, а также рост количества осадков до 25% над центром Москвы относительно окраин. Выкладки должны учитываться при проектировании новых микрорайонов, делают вывод ученые.
Охлаждаемся вместе
Когда термин «глобальное потепление» только пришел в Россию, в публицистике было распространено бодро-шутливое настроение: мол, Россия — страна холодная, неплохо бы и погреться. Сейчас от этих настроений не осталось и следа: бизнес уже несет серьезные потери от климатических аномалий.
Поскольку экономика Москвы во многом формируется секторами торговли и услуг, особенно интересно влияние глобального потепления на них. Иностранные эксперты указывают на такие очевидные факторы, как рост заболеваемости и связанное с этим временное выбытие работников, вызванное тяжкими климатическими условиями, а также сокращение числа клиентов (для индустрии общественного питания), что вызвано падением реальных располагаемых доходов у потребителей (последнее, если честно, не очень очевидно). Применительно к российским городам стоит добавить возрастающие расходы на кондиционирование помещений, что, возможно, спровоцирует рост тарифа на электроэнергию для коммерческих потребителей, а также затраты, связанные с переоборудованием помещений в том случае, если то, что мы сегодня называем климатической аномалией, станет нормой.
Предупредить или уничтожить тепловую инверсию мы не можем. Максимум — оповестить. Росгидромет рассылает предприятиям информацию о неблагоприятных условиях с указанием уровня опасности и того, как долго они продлятся. Уровень опасности определяется по трехбалльной шкале. Трем степеням опасности соответствуют три режима работы предприятий: по идее, предприятия должны временно сокращать выбросы, не допуская чрезмерного загрязнения воздуха. Эти режимы должны гарантировать сокращение концентраций вредных веществ возле поверхности земли соответственно на 15-20%, 20-40% и 40-60%. Таковы требования закона «Об охране атмосферного воздуха». Станции Мосэкомониторинга являются ключевой частью этой системы: постоянный контроль за состоянием воздуха должен показать, как именно меняется его загрязненность, в том числе из-за атмосферных явлений. Мосэкомониторинг принимает и сообщения жителей: можно позвонить по телефону 8(495) 777-77-77 —диспетчер зафиксирует сигнал и сообщит, когда ждать приезда передвижной лаборатории.
В конце прошлого года потери российской экономики только от таяния вечной мерзлоты оценивались в 150 млрд руб. Уже к 2050 году тающая мерзлота уничтожит пятую часть промышленной и транспортной инфраструктуры на севере страны, что принесет убытки в 7,5% ВВП. Эти события не пройдут мимо города, в котором сосредоточена экономическая жизнь всей страны, — Москвы. Однако, поскольку глобальные проблемы решаются глобальными усилиями и «мегаполисов постиндустриальной эры» не создать без объединения бизнеса и государства, избавление Москвы от «теплового одеяла» само по себе может стать перспективным бизнесом.
Западные эксперты указывают на такие возможности, как создание бизнеса по переоборудованию помещений или по переводу автомобильного транспорта на новые виды топлива. Обе задачи подъемны для малых предприятий и наверняка заинтересуют большие компании. Но главные перемены ждут урбанистику и городское планирование: даже если нам удастся справиться с «тепловыми подушками», примем как данность то, что нам придется некоторое, довольно значительное время, жить в новых климатических условиях. Новое проектирование и новое строительство — именно эти сектора экономики мы увидим в Москве в ближайшие годы.
Ссылка на статью: https://plus-one.vedomosti.ru/blog/teplovye-gallyucinacii
Автор: Лена Брессер
Иллюстрации: Анастасия Лобова
Инфографики: Юлия Дорофеева