Авторы: Анна Морозова, Марина Миронова
Слово редакции
Качество воздуха – одна из тех характеристик городской среды, которые долго оставались для жителей почти невидимыми. Человек может увидеть дым, почувствовать запах гари или пыли, но без системы измерений трудно понять масштаб загрязнения, направление его распространения и связь с конкретными городскими процессами: транспортом, промышленными зонами, плотностью застройки, дефицитом зелёных коридоров.
При этом сегодня качество воздуха всё меньше остаётся периферийной экологической темой. В России действует федеральный проект «Чистый воздух», направленный на улучшение качества жизни в городах-участниках за счёт снижения выбросов опасных загрязняющих веществ в атмосферный воздух, а также развивается ФГИС «Экомониторинг» – государственная цифровая система, которая должна объединять данные экологического мониторинга, в том числе по состоянию атмосферного воздуха.
Для «Экоурбаниста» этот материал важен именно как пример перехода от общего экологического беспокойства к инструментальному разговору о данных. Спутниковый мониторинг не заменяет наземные посты и лабораторные измерения, но позволяет увидеть городскую атмосферу в другом масштабе – как динамичную систему, на которую влияют планировочная структура, транспортная нагрузка, промышленные объекты и природные условия.
Такой анализ особенно важен для лидеров городского устойчивого развития: архитекторов, урбанистов, девелоперов, представителей администраций и производителей решений для городской среды. Он показывает, что устойчивый город – это не только благоустройство и зелёные пространства, но и способность измерять последствия управленческих решений, видеть риски и работать с качеством среды на основе проверяемых данных.
От автора
Когда в апреле 2026 года после атаки на нефтебазу в Туапсе жители начали публиковать фотографии густого дыма над городом, возник типичный для России вопрос: что происходит с качеством воздуха и какие риски это создаёт для здоровья жителей?
Официальные данные мониторинга в таких ситуациях появляются не всегда оперативно. Где-то нет автоматических станций наблюдения, где-то данные закрыты, а иногда измерения просто не успевают фиксировать пик загрязнения. К слову, в Туапсе нет ни одного открытого стационарного поста Росгидромета с публичными данными.
Но сегодня у горожан, исследователей и урбанистов появился другой инструмент – спутниковый мониторинг атмосферы.
Современные спутники при благоприятных условиях позволяют буквально «увидеть» загрязнение воздуха из космоса: от выбросов оксидов азота над магистралями до сернистых соединений, возникающих после промышленных аварий и лесных пожаров. И это меняет сам подход к экологическому управлению городами.
Почему проблема качества воздуха в России до сих пор «невидимая»
Большинство измерений качества воздуха в России по-прежнему основано на наземных постах наблюдения. По данным Росгидромета, регулярный мониторинг ведётся лишь в части российских городов – в 223 городах на 653 пунктах наблюдения. Для страны с высоким уровнем урбанизации это означает огромные «слепые зоны».
Даже там, где станции есть, возникают проблемы:
- сеть наблюдений покрывает только отдельные точки;
- часть оборудования технически устарела;
- измерения часто проводятся периодически, а не непрерывно;
Для городской среды это критично. Воздух не существует в границах одного перекрёстка или одного поста мониторинга. Загрязнение переносится ветром, концентрируется в низинах, задерживается плотной застройкой, усиливается транспортными потоками и промышленными выбросами.
Именно поэтому современные исследования всё чаще используют ДЗЗ – дистанционное зондирование Земли.
Как спутник «видит» загрязнение воздуха
Одним из главных инструментов глобального атмосферного мониторинга стал спутник Sentinel-5P с сенсором TROPOMI. Это европейский инструмент, созданный для ежедневного глобального мониторинга химического состава тропосферы: каждый день он покрывает всю поверхность Земли с 2018 года.
TROPOMI позволяет отслеживать ряд веществ и параметров, значимых для оценки качества воздуха:
- диоксид азота (NO₂) – главный маркер автомобильных и промышленных выбросов;
- диоксид серы (SO₂) – индикатор работы металлургических предприятий и нефтепереработки;
- монооксид углерода (CO) – продукт неполного сгорания, включая пожары;
- формальдегид (HCHO) – показатель, связанный с выбросами химических производств и горением;
- аэрозольный индекс – показатель присутствия в атмосфере дыма, пыли, копоти.
Данные доступны для анализа в том числе через облачную платформу Google Earth Engine. Пространственное разрешение – около 3,5 × 7 км2 на пиксель: этого достаточно, чтобы увидеть город целиком; такие данные особенно информативны для отслеживания динамики крупных событий.
Спутник измеряет не воздух «у земли», а загрязнение во всём столбе тропосферы. Это важно: мы видим общую картину городской атмосферы, а не отдельную точку возле станции мониторинга.
Для урбанистов это особенно ценно.
Спутниковые данные позволяют анализировать:
- влияние транспортных коридоров;
- эффект промышленных зон;
- перенос загрязнений между районами;
- влияние плотности застройки на рассеивание загрязнений.
Туапсе: когда спутниковых данных недостаточно
Во время пожара на нефтебазе в Туапсе жители могли наблюдать густой шлейф дыма, но полноценной публичной картины загрязнения воздуха практически не было. Именно такие ситуации обычно кажутся идеальными для спутникового мониторинга: если наземных данных недостаточно, независимый источник наблюдений может помочь оценить масштаб события.
Однако пример Туапсе показывает и важное ограничение метода. В периоды первых атак над территорией была облачность, поэтому спутниковые данные не дали полноценной картины именно в тот момент, когда загрязнение могло быть наиболее заметным. В последующие эпизоды сигнал фиксировался слабо и оказался недостаточно показательным для уверенных выводов.
Это не отменяет возможностей TROPOMI, но показывает, что спутниковый мониторинг зависит от условий наблюдения. При благоприятной видимости данные позволяют:
- фиксировать повышение концентраций SO₂ и аэрозолей;
- отслеживать распространение дымового шлейфа;
- анализировать направление переноса загрязнения по ветру;
- оценивать масштаб события в региональном контексте.
Диоксид серы (SO₂) – прямой индикатор сгорания нефтепродуктов. При горении нефтепродуктов концентрация SO₂ над городом может резко возрастать, а затем рассеиваться в зависимости от ветра. Аэрозольный индекс позволяет фиксировать присутствие в атмосфере дыма, пыли и копоти, а монооксид углерода (CO) хорошо показывает зону распространения продуктов горения при наличии ветра.
Но спутник не заменяет лабораторные измерения и наземные станции. Он не может точно сказать, какие именно резервуары горели и какова была концентрация загрязняющих веществ в конкретном дворе. А при облачности или слабом сигнале может не дать достаточной картины даже по крупному событию.
Именно поэтому кейс Туапсе важен не как пример всесильности спутникового мониторинга, а как напоминание о необходимости комплексной системы наблюдений. Облачность может снижать точность измерений или полностью закрывать данные по отдельным территориям и датам. Кроме того, спутник не всегда способен определить конкретный источник загрязнения: кто именно внёс вклад в загрязнение атмосферы – ТЭЦ, завод или транспорт. Есть и ограничения по времени: полноценные данные Sentinel-5P доступны только с 2018 года.
Когда наземный мониторинг отсутствует, недоступен или вызывает сомнения, спутниковые данные могут стать инструментом общественного контроля. Но максимальную ценность они дают в сочетании с наземными измерениями, открытыми данными и оперативной коммуникацией с жителями.
Влияние COVID-19 на качество воздуха
Один из самых наглядных примеров возможностей TROPOMI – история Москвы в 2019–2021 годах.
В исследовании автора статьи, опубликованном в журнале MDPI, анализировались спутниковые данные TROPOMI по крупнейшим городам России. Особенно интересной оказалась динамика NO₂ – одного из главных маркеров транспортного загрязнения.
Диоксид азота над Москвой – соединение, которое образуется прежде всего при работе двигателей внутреннего сгорания и тепловых электростанций. В 2020 году он снизился на 41 % относительно 2019-го. Это самое сильное падение среди всех 78 городов исследования и один из наиболее резких результатов среди всех исследованных городов мира в тот период.
Что произошло в 2020 году? Москва встала. Автомобили остались во дворах, офисы опустели, производства сократили активность. И сразу – без единого нового фильтра и без новых проектов озеленения – воздух над городом стал чище почти вдвое по ключевому показателю.
В 2021 году, когда ограничения были сняты и город вернулся к привычному ритму, концентрация NO₂ восстановилась. Разрыв между годами практически сгладился.
Этот эксперимент, пусть и вынужденный, стал лучшим доказательством того, что именно транспортные и промышленные выбросы, а не «фоновое» загрязнение, определяет качество воздуха в мегаполисе.
Среднее снижение NO₂ по 78 городам России составило − 30,7 %. Диоксид серы по всей выборке снизился лишь на 7 %: он связан с промышленным производством, которое даже в локдаун не останавливалось полностью. Формальдегид и монооксид углерода практически не изменились: их источники – лесные пожары и химические производства – не зависят от того, остаются ли люди дома.
Для урбанистов здесь важен не только экологический вывод, но и пространственный.
Городская структура напрямую влияет на загрязнение воздуха:
- маятниковая миграция увеличивает транспортные выбросы;
- сверхконцентрация рабочих мест создаёт пики загрязнения;
- недостаток зелёных коридоров напрямую влияет на качество воздуха в отдельных районах.
Поэтому современные концепции городской среды, например, принцип «15-минутного города», становятся не только социальной, но и экологической стратегией.
Сегодня атмосферу можно анализировать в масштабе всей городской ткани.
Это особенно важно для:
- быстрорастущих агломераций;
- промышленных городов;
- территорий с конфликтом между жилой и индустриальной функцией;
- городов с высокой автомобильной нагрузкой.
Спутниковые данные позволяют сравнивать города между собой (этому посвящено отдельное исследование автора), отслеживать динамику по годам и выявлять пространственные закономерности загрязнения.
Например:
- где воздух ухудшается из-за транспорта;
- как влияет строительство новых магистралей;
- какие районы сильнее подвержены накоплению выбросов;
- насколько эффективно озеленение и водно-зелёный каркас помогают рассеиванию загрязнений.
Что ещё можно мониторить из космоса
Сегодня спутниковый мониторинг уже используется далеко не только для оценки городского смога.
С помощью ДЗЗ можно отслеживать:
Лесные пожары. Спутники фиксируют дымовые шлейфы и распространение аэрозолей на тысячи километров. Здесь показательно исследование КБ Стрелка о динамике лесных пожаров в 2021 году.
Промышленные аварии. Выбросы SO₂ и других соединений после аварий на НПЗ и металлургических предприятиях.
Мониторинг промышленных предприятий. SO₂ и HCHO являются характерными маркерами металлургических, нефтехимических и целлюлозно-бумажных производств. Динамика их концентраций позволяет понять, работает ли предприятие в штатном режиме, запускает ли дополнительные мощности и в каком направлении распространяются выбросы.
Метановые выбросы. Спутниковый мониторинг позволяет отслеживать концентрации метана (CH₄) – одного из ключевых парниковых газов, особенно актуального для нефтегазовой инфраструктуры, полигонов отходов и коммунального хозяйства.
При этом отдельные очаги повышенных концентраций метана наблюдаются и в северных районах вне городских поселений, что связано с природными процессами, в том числе с таянием многолетнемёрзлых пород на фоне роста среднегодовой температуры и последующим высвобождением метана из природных резервуаров.
Пылевые бури и зольное загрязнение. Это актуально для промышленных и засушливых регионов.
Сравнение городов. Возможность ежегодно сравнивать концентрации загрязнителей в любом российском городе открывает путь к «экологическому рейтингу» муниципалитетов – независимому, основанному на единой методологии, а не на ведомственных отчётах.
Город будущего – это город, который умеет видеть свой воздух
Главный вывод последних лет заключается в том, что загрязнение воздуха перестало быть «невидимой» проблемой. Сегодня отдельные параметры качества городской среды можно оценивать оперативно и в регулярной динамике – даже там, где рядом нет государственной станции мониторинга.
Для урбанистики это принципиально новый уровень данных.
Воздух становится измеряемым параметром городского развития, таким же, как транспорт, плотность застройки или доступность инфраструктуры.
И, возможно, именно это станет главным изменением ближайших лет: жители городов начнут требовать не только красивых общественных пространств, но и права видеть, чем они дышат.