Окись углерода в атмосфере мегаполисов на примере Москвы и

Спектроскопические измерения
содержания малых газовых
составляющих в мегаполисах
Москвы и Пекина и фоновых
условиях
Гречко Е.И., Ракитин В.С., Фокеева Е.В, Джола А.В.,
Горчилина А.В. (ИФА, Москва) Юрганов Л.Н.,(США)
Наблюдается увеличение влияния антропогенного
фактора на состав атмосферы. Это влияние особенно
заметно в крупных городах-мегаполисах, а также в
прилегающих к ним урбанизированных территориях –
городских агломерациях.
• Антропогенные эмиссии CO сравнимы с естественными
в глобальном масштабе. В городах основной источник
эмиссий CO – автотранспорт (до 90%)
• Эмиссии CO коррелируют с эмиссиями основных
парниковых
газов
и
примесей
антропогенного
происхождения
• Метан (CH4) – парниковый газ, в 20-35 раз более
активный, по сравнению с CO2. В настоящий момент
внимание исследователей привлекает начавшийся в 3-м
тысячелетии рост содержания метана.
Лаборатория атмосферной спектроскопии проводит
регулярные и эпизодические измерения содержания CO
и CH4 в городах-мегаполисах Москва и Пекин, а также
на фоновых станциях в Звенигороде (ЗНС), на
Северном Кавказе (КВНС, г. Шаджатмас) и Центральной
Сибири (обсерватория ZOTTO).
Лаборатория атмосферной спектроскопии проводит регулярные и
эпизодические измерения содержания CO и CH4 в городахмегаполисах Москва и Пекин, а также на фоновых станциях в
Звенигороде (ЗНС), на Северном Кавказе (КВНС, г. Шаджатмас) и
Центральной Сибири (обсерватория ZOTTO).
Дневные и сезонные вариации общего содержания CO в атмосфере
над Москвой и Звенигородом
Измерительные пункты
Синхронные спектроскопические измерения в Москве и на ЗНС дают
возможность выделить городскую, или эмиссионную часть содержания
(ГЧС) ∆U = U(ИФА) – U(ЗНС)
Заметное влияние Москвы (≥10%) на содержание CO на ЗНС
проявляется менее чем в 5% случаев (2006-2012 гг.)
Содержание CO и повторяемость высоких значений уменьшается
Содержание CO в Москве, 1974-2012 гг.
Удельная мощность городских эмиссий CO для Москвы 125±42 г/км2*с, в
пересчете на год – около 2700 тыс.тонн, период 1999 г. и 2005-2007 гг.
Содержание CO в Москве и Пекине, 2010-2012 гг.
Экстремальные атмосферные загрязнения Пекина обусловлены переносом из
промышленных районов Китая (100-500 км к югу от Пекина). Уровень
антропогенного воздействия на атмосферу Пекина сопоставим с загрязнением
Москвы во время пожаров 2012 г.
Сравнительные характеристики загрязнения атмосферы мегаполисов
Повторяемость ΔU CO для Москвы (сентябрь-ноябрь 1993-2012 гг.) и
Пекина (октябрь-ноябрь 1992-2012 гг.)
повторяемость, %
30
25
20
Пекин:
бимодальность распределения!
15
Москва
10
Пекин
5
0
0,01 0,03 0,05 0,07 0,09 0,11 0,13 0,15 0,17 0,19 0,21 0,23 0,25 0,5
∆U, атм.см
Число дней с экстремальными содержаниями CO (ΔU ≥0.110 атм.см) для Москвы
меньше 6%, для Пекина - около 20%. Невысокие значения эмиссионной части ОС (до
0.05 атм.см) повторяются для Москвы в 70% случаев, для Пекина – в 40% случаев
Аномальное загрязнение атмосферы Московского мегаполиса
в июле-августе 2010 г.
Сравнение спутниковых и наземных измерений общего
содержания CO для ЗНС:
разница
Установлено
хорошее согласие
в отсутствие
высоких эмиссий
и 2-3 кратное
занижение
спутниками ОС
в условиях
высоких
поверхностных
эмиссий
12
Содержание CO, фоновый пункт обсерватория ZOTTO
Содержание CO типично для фоновой станции. Отмечены случаи
влияния лесных пожаров. Атмосферное загрязнение июля 2012 г.
в Зотино сопоставимо по уровню с загрязнением лета 2010 г. в
Москве и на ЗНС.
Основные результаты
• Уровень загрязнения Москвы существенно ниже, по сравнению с
Пекином. Для Москвы повторяемость низких величин городской
части содержания CO существенно выше, чем в Пекине. Для Москвы
число дней с экстремальными значениями содержания составляет
около 5%, для Пекина –20% (1992-2012 гг.).
• Несмотря на многократное увеличение количества автомобилей в
Москве и области, обнаружен небольшой отрицательный тренд
содержания CO в толще атмосферы на ЗНС, по разным способам
оценки 0,05- 0,2% в год (1970-2011 гг.), для городской части
содержания CO – 2-3 % в год (Москва, 2001-2012 гг.). Мощность
городских эмиссий для Москвы осталась на уровне 90-х гг. ХХ века
(125 г/км2*с, или 2700 тыс.т/год). В Пекине, при аналогичной
статистике по количеству автомобилей, тренд содержания CO
статистически незначим.
• В Москве отмечено уменьшение частоты повторяемости
экстремальных атмосферных загрязнений в период 2006-2012 гг.
• Влияние Москвы на региональный фон CO (ЗНС) незначительно (~ 5
% от числа всех измерений)
• В период летних пожаров 2010 г. в Москве и на ЗНС зафиксировано
аномально высокое содержание CO и концентрации CO,
превосходящие п.д.к. в несколько раз. В Пекине экстремальные
уровни загрязнения, в отличие от Москвы, формируются во многом
благодаря
специфическим
метеорологическим
условиям
и
процессам атмосферного переноса из промышленных районов.