Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Наличие температурных инверсий оказывает большое влияние на накопление загрязняющих веществ в воздухе промышленных городов. Установлено, что в 2019-2022 гг. в Челябинске наблюдалось повышение повторяемости инверсий от года к году. Наряду с этим, увеличивается доля приподнятых инверсий, особенно в зимний период времени. В летний период преобладающим типом инверсий являются приземные инверсии, образующиеся в утренние часы, когда большую роль играет радиационное выхолаживание подстилающей поверхности и нижних слоев воздуха. Были проанализированы основные тренды по сезонными, суточным и пространственным изменениям концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе Челябинска для фоновых постов, а также постов, расположенных в зонах влияния промышленных предприятий и транспортных узлов в 2019-2022гг. В качестве основных загрязнителей атмосферы были выбраны оксиды азота и приземный озон, эти вещества на постах определяются автоматически каждые 20 минут, что позволяет получить более полную картину. Основными источниками выбросов NOx являются металлургия, тепловые электростанции и автомобильный транспорт. Большая часть металлургического производства работает круглый год, поэтому оно не влияет на сезонные изменения выбросов NOx. В Челябинске отопительный сезон начинается в октябре и заканчивается в апреле. Самые холодные дни часто приходятся на январь и февраль, когда отопительные мощности максимальны, что является причиной наблюдаемых сезонных изменений концентрации NOx. Это подтверждается тем фактом, что экстремальные значения NOx в суточном ходе не совпадают с пиковыми часами для транспортных средств, зато хорошо коррелируют с пиковыми нагрузками и выбросами тепловых электростанций. Более подробно был рассмотрен фоновый доковидный 2019 год. В 2019 году на кривой изменений концентрации приземного озона в течение года наблюдалось два максимума. Весенний максимум не связан с локальными источниками, а скорее отражает естественные процессы. В отличие от летнего максимума, который связан с фотохимическим образованием O3, весенний максимум связан с динамикой атмосферы. Зависимость концентрации O3 в поверхностном слое от времени суток указывает, что концентрации NO и NO2 отрицательно коррелируют. Для 2020-2022 гг. также были обработаны данные и построены соответствующие зависимости. По большей части они определяются синоптической ситуацией в городе. Для 2019-2022 гг. были построены сезонные зависимости изменения концентраций формальдегида, которые имели нетипичный ход. На основе сформированного массива информации (метеоданные, концентрации загрязняющих веществ) проведен статистический анализ. В результате анализа данных выявлена статистически значимая взаимосвязь между параметрами температурных инверсий, концентрацией формальдегида и оксидов азота. Значимого влияния параметров инверсий на концентрацию приземного озона не выявлено. Было проанализировано формирование инверсионного слоя и влияние его на загрязненность атмосферного воздуха на примере эпизода повышенных концентраций загрязняющих веществ в феврале 2023 года. Изученные явления связаны с антициклонным характером климата в зимний период, на который накладываются интенсивные промышленные процессы. Для анализа загрязненности атмосферного воздуха были взяты данные с шести постов, на которых ведется непрерывное измерение концентраций озона и оксидов азота. На пяти из шести постах во время эпизода НМУ (неблагоприятных метеорологических условий) наблюдались превышения ПДК среднесуточных концентраций по диоксиду азота. Показано, что причиной накопления оксидов в данный период являются метеорологические условия. В верхних слоях атмосферы происходила адвекция тепла, что способствовало формированию мощной температурной инверсии, и как следствие застойным явлениям у земли, рассеивание загрязнений низких источников было затруднено. Особенно интенсивно накопление оксидов азота происходило в транспортной точке и на посту, рядом с которым расположено много небольших производств и находятся транспортные развязки. К окончанию эпизода НМУ в верхних слоях атмосферы началась адвекция холода, что привело к снижению интенсивности температурной инверсии до 2-8ᵒ, и рассеиванию загрязняющих веществ. Для определения влияния тепловых аномалий (городской остров тепла) на пространственное распределение загрязнений в работе проанализированы космоснимки, полученные в тепловом инфракрасном диапазоне территории города Челябинска со спутника Landsat 8 OLI в период повышенной концентрации загрязнителей. На полученной тепловой карте города Челябинска можно выделить два основных максимума. Первый обусловлен работой металлургического предприятия с мощными источниками тепла, второй приходится на центр города. Возникшие тепловые острова могут оказывать дополнительное влияние на рассеивание загрязнителей. Для сравнения ситуаций также были проанализированы периоды высоких концентраций загрязняющих веществ в условно фоновом доковидном 2019 году. Всего таких эпизода в 2019 году было четыре. Показано, что весенние эпизоды с высоким уровнем озона определяются не локальным образованием O3, а адвективным переносом. Тёплая воздушная масса, насыщенная O3, была принесена из Центральной Азии юго-западными потоками. По циклоническим ложбинам низкого давления O3 переносился к поверхности, где и накапливался, в эти дни инверсий не наблюдалось, и не было препятствий для проникновения O3 в приземные слои. Эпизоды в летние периоды обусловлены фотохимическими реакциями. Наблюдалась аномально жаркая погода с отклонением среднесуточных температур от нормы, инверсии в ночное и дневное время. Были дни с ярким солнечным светом и слабым ветром, которые способствовали фотохимическому образованию O3 и накоплению O3 и его предшественников. Принята в печать статья в журнале “GEOGRAPHY, ENVIRONMENT, SUSTAINABILITY", получены два свидетельства на программу ЭВМ, результаты доложены на одной научной конференции. Публикации в сети Интернет, посвященные проекту: Гидрометслужба Южного Урала и ЮУрГУ объединят усилия по мониторингу окружающей среды https://www.susu.ru/ru/news/2024/08/27/gidrometsluzhba-yuzhnogo-urala-i-obedinyat-usiliya-po-monitoringu-okruzhayushchey Учёные ЮУрГУ начали работать над грантом, посвящённым загадкам температурных инверсий и тропосферного озона https://www.susu.ru/ru/news/2024/04/19/uchyonye-nachali-rabotat-nad-grantom-posvyashchyonnom-zagadkam-temperaturnyh Учёные ЮУрГУ рассказали о методах экомониторинга на международном форуме в Бурятии https://www.susu.ru/ru/news/2024/09/09/uchyonye-rasskazali-o-metodah-ekomonitoringa-na-mezhdunarodnom-forume-v-buryatii Ученые ЮУрГУ предложили отслеживать загрязнение атмосферы совместно с Монголией и Китаем https://pravmin.gov74.ru/prav/news/view.htm?id=11572705