Метеорологи из МГУ выяснили, что загрязнение Москвы аэрозолями постепенно снижается

Атмосферные аэрозоли — один из важнейших факторов, влияющих на уровень солнечного излучения в верхних и нижних слоях атмосферы, и, как следствие, — на весь климат. Тем не менее, в настоящий момент об оптических свойствах аэрозолей в разных точках земного шара известно не очень много. В основном данные об оптических свойствах аэрозолей ученые получают благодаря наблюдениям спутников. Наземные системы, однако, дают наиболее точную информацию. AERONET — аэрозольная роботизированная сеть, распространенная по всему миру и оснащенная солнечными и небесными фотометрами, которые обеспечивают непрерывные точные измерения ряда аэрозольных параметров. В метеорологической обсерватории МГУ имени М. В. Ломоносова международная программа действует с 2001 года.

Наталья Чубарова, Алексей Полюхов и Илона Горлова, метеорологи из МГУ имени М. В. Ломоносова, исследовали сезонные и долговременные вариации содержания в атмосфере аэрозолей над Восточной Европой. Параллельно они пытались найти объяснения тенденции аэрозольной оптической толщины атмосферы (АОТ — параметр, который характеризует то, насколько ослабляется свет в атмосфере за счет поглощения и рассеяния) над Москвой и влияние человеческого фактора на его формирование. Для дополнительной коррекции данных по аэрозолю ученые проводили наблюдения за облаками.

Важным аспектом работы стала коррекция радиационных свойств аэрозоля (то есть того, как аэрозоль пропускает солнечное излучение) за счет учета диоксида азота (NO2). NO2 имеет заметные полосы поглощения в ультрафиолетовом и видимом диапазоне спектра, особенно в промышленных и городских районах. Москва же является крупным мегаполисом с высокой концентрацией оксидов азота в атмосфере. Для того, чтобы проанализировать влияние NO2на аэрозольную оптическую толщину атмосферы, исследователи замерили его содержание в нескольких точках города (Останкинская башня и Главное здание МГУ) в летний и зимний периоды. В результате были выявлены два режима вертикального распределения диоксида азота, характерные для тропосферы до 2 км. Общее содержание NO2 в вышележащих слоях значительно ниже. Согласно наблюдениям, максимальный объем диоксида азота присутствовал в атмосфере в феврале из-за пика отопительного сезона и высоких значений выбросов газов в атмосферу тепловыми электростанциями. Также из-за горящих торфяников увеличивается содержание оксидов азота в летний сезон. В результате все наблюдательные данные были скорректированы с учетом поглощения оксида азота, чтобы конечный результат отражал исключительно влияние атмосферных аэрозолей на уровень солнечного излучения.

Поскольку процедуры по измерению аэрозолей автоматизированы, было установлено дополнительное наблюдение за облачностью. На метеостанциях по всему миру принято проводить измерения каждые три часа, в то время как в метеообсерватории МГУ показания снимались ежечасно. В качестве показателя используется балл общей облачности, который варьируется от нуля до десяти (от ясного небосвода до сплошной облачности соответственно). Если небо полностью покрыто облаками, измерения исключаются из выборки, так как прямое излучение отсутствует. В зависимости от сезона этот фильтр различается — летом он составляет 10 баллов, а зимой — 6. Использование дополнительного фильтра сокращает количество дней, расчеты для которых являются верными: до 7 — 20% в теплый период, и до 25 — 45% в холодный.

Наталья Чубарова, доктор географических наук, пояснила: «Изучение аэрозолей особенно актуально в связи с наблюдающимися глобальными климатическими изменениями. На основании полученных в Метеорологической обсерватории МГУ уникальных многолетних рядов измерений аэрозольных оптических толщин нам удалось выявить существенный отрицательный тренд содержания аэрозоля в XXI веке. Также детальный анализ позволил определить, что это снижение связано с уменьшением выбросов антропогенных эмиссий газов-предшественников аэрозоля, которое наблюдается в последнее время на Европейской территории России и в Европе».

Тенденцию к снижению выбросов загрязняющих атмосферу веществ ученые объясняют повышением стандартов качества бензина и сокращения антропогенных выбросов оксидов серы. В то же время выбросы оказывают основное воздействие на аэрозольное загрязнение Москвы. Если рассматривать сезонные изменения, то наибольшее снижение АОТ приходится на весенний и осенний периоды. Что любопытно, природный фактор не оказывает сильного воздействия на содержание аэрозолей.

По словам Натальи Чубаровой, исследование напрямую связано с оценкой климатического эффекта аэрозоля и играет существенную роль в решении проблемы изменения климата.