| 16. |
Аннотация |
Наблюдаемые в последние десятилетия изменения состава приземного воздуха затронули не только индустриальные регионы, но и удалённые районы земного шара. Как показывают исследования, влияние климатически значимых антропогенных и природных источников атмосферных примесей, таких, как, например, природные пожары, носит в целом нелокальный характер, и во многих случаях прослеживается на региональном и трансконтинентальном масштабах. При этом разовые разномасштабные возмущения антропогенного и природного характера накладываются на долговременные изменения состава атмосферы (тренды), что во временном масштабе нескольких десятилетий затрудняет как определение и количественную оценку этих трендов, так и выявление их причин. Недавние результаты, полученные в рамках проекта РНФ №14-47-0049 под руководством Г.С. Голицына, свидетельствуют о том, что однонаправленные изменения в нижней фоновой атмосфере над Евразией характерны не только для парниковых газов (прежде всего, углекислого газа и метана), но и для некоторых загрязняющих примесей (угарный газ, аэрозоли). Эти изменения имеют сложную пространственную и сезонную структуру и не могут быть объяснены только вариациями активности прямых источников (природных пожаров, городов или промышленных агломераций). Анализ корреляционных связей между трендами различных примесей дает основания полагать, что значимые изменения, имеющие направленный характер, происходят в самой атмосфере и связаны не только с нарушением термодинамических свойств атмосферы вследствие глобального потепления, но и с изменением соотношения источников и стоков. Последнее обстоятельство определяется как интенсивностью климатических изменений, так и антропогенной деятельностью, в том числе направленной на общее ограничение выбросов.
Настоящий проект ставит своей основной целью получить уточненные оценки современных трендов ключевых атмосферных примесей (метан, угарный газ, аэрозоли и др.) и выяснить их причины. Основным доменом исследования станет территория Северной Евразии, включающая Россию, где, согласно наблюдениям, наблюдаются наиболее значимые климатические тенденции. Россия входит в число тех стран, в которых глобальные изменения уже сейчас затрагивают экосистемы, экономику и общество, поскольку около трети ее территории лежит севернее 60 градуса. Прогноз экосистемных и климатических рисков необходим для разработки планов адаптации индустрии страны, транспортной инфраструктуры, сельского хозяйства, других областей экономики к ожидаемым изменениям. Основой этого прогноза является своевременное понимание сложных взаимосвязей между атмосферными процессами (динамикой разных масштабов, изменением состава, радиационными свойствами) и состоянием экосистем на основе экспериментальных данных и теоретического моделирования.
Успешное изучение механизмов антропогенного воздействия на сложную систему климат-атмосфера-наземные экосистемы невозможно без точного научного знания об антропогенных и природных эмиссиях, а также без всестороннего анализа данных наблюдений. Между тем, количество экспериментальных данных о составе и состоянии атмосферы на огромных пространствах Арктики, Сибири, Дальнего Востока и Восточной Азии весьма ограничено, а данные об эмиссиях российских городов и промышленности, содержащиеся в международных базах, неточны и противоречивы, в отличие от аналогичных оценок для Европейских стран. Также при выполнении проекта будет затронута территория восточной Евразии (преимущественно Китая), где расположены наиболее мощные антропогенные источники примесей, существенно влияющие на их баланс над Евразийским континентом.
Таким образом, настоящий проект станет логическим продолжением успешно завершенного в 2018 г. Проекта РНФ № 14-47-00049 «Влияние антропогенных и естественных эмиссий парниковых и загрязняющих примесей на климатические и экосистемные изменения в Евразии» в ходе которого были получены новые результаты и оценки, свидетельствующие об изменениях, происходящих во всей атмосферной фотохимической системе. Особый акцент будет сделан на исследовании взаимосвязей системы «антропогенная деятельность-состав атмосферы-климатические изменения».
Основным инструментом настоящего проекта будет являться сбор и анализ всей доступной экспериментальной наземной и спутниковой информации о составе и состоянии атмосферы над всей Евразией и Россией в частности. Будут уточнены долговременные тенденции состава атмосферы, проведена оценка эмиссий парниковых газов и климатически значимых примесей в урбанизированных и фоновых районах России, изучены причины наиболее значимых изменений, в том числе изменений в окислительной способности атмосферы, а также уточнение имеющихся баз данных об антропогенных эмиссиях в атмосферу. Для уточнения инвентаризаций выбросов от российских городов будет использован методический подход, разработанный в последние годы коллективом под руководством участника проекта Н.Ф.Еланского и позволяющий существенно снизить неопределенность антропогенных выбросов в России.
На основе синтеза междисциплинарных подходов, охватывающих различные пространственно-временные масштабы, будут рассмотрены ключевые неопределенности, которые ограничивают комплексное понимание разнопериодных вариаций состава атмосферы. Благодаря новым наблюдениям in-situ будут изучены процессы, связанные с природными и антропогенными эмиссиями основных парниковых газов (ПГ) и загрязняющих примесей (ЗП). Предполагаемое исследование будет включать использование новейших технологий наблюдений и баз данных (спутниковые комплексы MODIS, AIRS, OMI, IASI, TROPOMI и др.). Валидация орбитальных данных о составе атмосферы данными наземных спектроскопических измерений и их последующее использование позволит применить комплексный подход к оценкам трендов и эмиссий. Этот подход позволит провести тщательную проверку полученных результатов и, таким образом, снизить неопределенности. Прямое и обратное моделирование позволит уточнить расположение и интенсивность основных региональных и глобальных источников ПГ и ЗП. Использование новейшей численной транспортно-химической модели (ТХМ) GEOS-Chem позволит впервые количественно определить воздействие лесных пожаров и региональных антропогенных источников окиси углерода, метана и оксидов азота на бюджет тропосферного озона и атмосферный окислительный потенциал в отдельных регионах России и Евразии при различных сценариях эмиссий.
Результаты численного моделирования в сочетании с оценками на основе данных прямых наблюдений состава атмосферы позволят на качественно новом уровне исследовать влияние вкладов разных источников возмущений атмосферной фотохимической системы (антропогенных выбросов, горения биомассы и атмосферного переноса загрязнений) в происходящие изменения.
Результаты проекта будут опубликованы в рейтинговых научных журналах и доведены до внимания мирового научного сообщества в виде докладов на представительных международных научных мероприятиях. |