Впервые в России учёные ЮУрГУ, совместно с коллегами из Челябинского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды и Якутского научного центра СО РАН – Института физико-технических проблем севера осуществляют масштабный проект по разработке и использованию методов дистанционного зондирования Земли из космоса для мониторинга загрязнения окружающей среды.
Южно-Уральский государственный университет в проекте представляют доценты кафедры экологии и химической технологии Татьяна Крупнова и Ольга Ракова. Работа продолжается несколько лет, и поддержана грантом РНФ.
Первые результаты опубликовал высокорейтинговый журнал «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», входящий в базу научной периодики Scopus (http://jr.rse.cosmos.ru/article.aspx?id=3069).
Задача учёных определить, как и в каком режиме образуется приземный озон в урбанизированной среде, наблюдая с помощью спутника за уровнями формальдегида и оксидов азота.
Впервые в России применяется к городским условиям уже известная методология наблюдения на основе данных спутника Sentinel-5P (TROPOMI).
«У нас есть опыт использования спутниковых данных, например, со спутника Landsat, – рассказывает Татьяна Крупнова. – Совместно с коллегами из Якутска мы уже изучали озеленение Челябинска с помощью индекса NDVI и состояние Коркинского угольного разреза по индексу загрязнения снежного покрова. Теперь мы работаем с данными спутника Sentinel-5P, на борту которого установлен инструмент TROPOMI, запущенного в 2017 году Европейским космическим агентством с космодрома Плесецк в рамках международной миссии по наблюдению за химическим составом атмосферы с орбиты Земли. Математически обработанные данные со спутника мы сверяем с наземными замерами, их мы получаем от Челябинского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды».
Озон входит в состав наиболее опасных загрязнителей атмосферного воздуха и является одним из шести веществ, по которым в Челябинске рассчитывают индекс загрязнения атмосферы.
Озон не выбрасывается никакими предприятиями, он образуется в атмосфере в результате воздействия солнечного света на оксиды азота и летучие органические соединения (ЛОС). Сами ЛОСы в атмосфере превращаются в формальдегид.
«По соотношению формальдегида и оксидов азота, полученному из спутниковых данных можно судить о режимах образования озона, – рассказывает Ольга Ракова. – Мы первые, кто применил данный подход для российского города. В Челябинске в зимнее время года для снижения концентрации озона нужно снижать выбросы ЛОС, а весной, летом и осенью – выбросы оксидов азота».
Однако, зависимость нелинейная. Если выбросы оксидов азота снизить резко, как это случилось в пандемию весной 2020 года, концентрация озона снова увеличится. С 4 по 16 мая 2020 года, во время локдауна, наблюдалась аномально высокая концентрация приземного озона в диапазоне 270-290 мкг/м3 (при среднесуточном ПДК 30 мкг/м3). Поэтому важно снижать не только выбросы оксидов азота и ЛОС, а находить между ними оптимальное соотношение, для каждого города свое. Для Челябинска критическое соотношение формальдегида к оксидам азота, найденное по спутниковым данным, находится в интервале 1,0…1,8 – считают учёные.
Анализ российских спутниковых данных будет использован и в другом проекте – при разработке методики оценки эффективности природоохранной деятельности на территории особо охраняемых территорий по заказу Министерства экологии Челябинской области.
Остап Давыдов