Чадний газ у навколишньому повітрі
Звідки він з'явився і що означають резонансні картинки на загальнодоступних сайтах?
Усю другу половину жовтня українці були стривожені повідомленнями про підвищення на великих територіях у межах країни кількості чадного газу у повітрі. Картинки, подібні до тієї, що наводиться нижче з сайту Windy , широко розійшлися по соцмережах . Деякі запанікували . Пропонуємо розібратися з тим, що це все означає.
Також читайте
Рисунок - Карта концентрації чадного газу 1 листопада 2019 р, 02:00, за даними сайту Windy.com
Звідки з'явився чадний газ в повітрі
По-перше, не варто панікувати, тому що концентрація , подібна до тієї, що зазначена на малюнку, відповідає значенню близько 0.9 мг/м3, а це ще далеко від гранично допустимої концентрації чадного газу (5 мг/м3) . З іншого боку , спрогнозована моделлю цифра майже у 10 разів більше фонових концентрацій цієї речовини (близько 0.1 мг/м3). Оскільки сервіс Windy користується даними європейської моделюючої системи CAMS, то наведені значення представляють собою середні концентрації в обчислювальних комірках системи, площа яких на даний час складає близько 12 км2. На прикладі даних вимірювань Центральної геофізичної обсерваторії (ЦГО), з якими можна ознайомитися на сайті цієї організації, можна переконатися у тому, що концентрація чадного газу дуже сильно змінюється в межах Києва. Адже в містах завжди багато локальних джерел, які приводять до підвищених локальних рівнів забруднення і не можуть бути точно враховані у глобальній моделі, якою є CAMS. А значить, локальні рівні забруднення можуть бути значно вищими за ті концентрації, які показує сайт Windy. Наприклад, 18 жовтня концентрація чадного газу в Києві, за даними ЦГО,сягала 4.9 мг/м3. Отже , хоча рівні забруднення, які прогнозував сайт Windy і не свідчать про катастрофічну ситуацію , їх не можна ігнорувати , особливо коли підвищені (у порівнянні з фоном) концентрації прогнозуються на великих територіях, як показано на малюнку .
Які ж джерела зазначених високих рівнів чадного газу на території України?
На мій погляд, їх декілька.
- По-перше , в українських містах, окрім автотранспорту, діють досить потужні промислові джерела забруднень, у т.ч. і чадного газу . Наприклад , у Києві це ТЕЦ, сміттєспалювальний завод «Енергія»тощо.
- По-друге, в Україні в теплу пору року, у тому числі і в цьому році , буває багато пожеж - лісових, торф'яних, пожежі на сміттєвих звалищах.
На рисунку, що показує пожежі в Європі за 31 жовтня 2019 р. за супутниковими даними, Україна яскраво виділяється за кількістю пожеж у порівнянні з сусідніми європейськими країнами. І це не виняток, а скоріше правило для теплої та сухої осені. Супутники фіксують лише досить великі за площею пожежі, але до них додаються ще безліч дрібних вогнищ, які влаштовують люди, що спалюють листя. Ще у вересні 2015 року лісові пожежі призвели до сильного забруднення багатьох українських міст. І в тодішньому інтерв'ю телеканалу ТСН я звернув увагу, що за концентраціями чадного газу, викликаними саме пожежами, Україна регулярно, виділяється на тлі інших європейських країн. Але тоді подібні розрахунки були доступні лише фахівцям, вони не були представлені на загальнодоступних сайтах погоди, тому інформація не викликала великого резонансу.
- Третя причина - метеорологічна.
Жовтень цього року характеризується надзвичайно стійкою антициклонічною циркуляцією, яка приводить до маловітряної сухої погоди. Слабкий вітер природно сприяє застійним явищам та підвищенню рівня забруднення. Але це ще не все. Висушена поверхня Землі сильно вистигає вночі у порівнянні з навколишнім повітрям . У результаті створюються більш сильні, ніж зазвичай , приземні інверсії, через які забруднювачі повітря не перемішуються (докладніше про інверсії дивіться у статті Що таке фотохімічний смог і чим він небезпечний) . Саме тому на картинках сайту Windy найбільші концентрації забруднювачів з'являються саме вночі.
Рисунок - карта пожеж на території Європи 31 жовтня 2019 р за супутниковими даними MODIS і VIIRS, представленими на сайті COPERNICUS.
Рисунок - синоптична карта Британської служби погоди MetOffice.
Кілька слів про систему CAMS, дані розрахунків якої ми обговорювали . Це система моделювання декількох забруднювачів: тропосферного озону (O3 ), оксиду і діоксиду азоту ( NO, NO2 ), діоксиду сірки (SO2 ), чадного газу (CO), дрібнодисперсних частинок, аміаку (NH3 ), загальної кількості неменатнових летких органічних сполук. В основі цієї системи лежать розрахунки семи моделей поширення забруднень, і вона супроводжується фахівцями з двох десятків європейських організацій. Система працює у двох режимах: реаналізу і прогнозу. Реаналіз - це коли система намагається з урахуванням наявних вимірювань відновити як можна точніше часову історію забруднення за історичний період на тривимірній сітці моделі , що покриває всю тропосферу . В наші дні результати розрахунків реаналізу дуже точні, оскільки в них враховуються не тільки дані прямих вимірювань забруднювачів, а й дані супутникового моніторингу деяких з цих речовин. З супутнику Sentinel-5P, запущеному у 2017 році,передаються дані по шести речовинам, у т.ч. по чадному газу , діоксидам азоту і сірки в атмосфері. Горизонтальна роздільна здатність супутникових даних навіть вище, ніж у моделі, але, на відміну від моделі, яка описує зміну вмісту речовин по вертикалі, супутник вимірює загальний вміст кожної речовини у вертикальній колонці атмосфери . За рахунок використання супутникових даних та інших удосконалень, дані реаналізу моделі CAMS вважаються дуже точними і часто замінюють дослідникам вимірювання. У прогнозному режимі розрахунку у результати моделі вносяться додаткові похибки, в першу чергу, пов'язані з необхідністю задання характеристик джерел забруднень.
Сподіваємося, що ця стаття допоможе читачам сайту Метеопрог краще розуміти дані розрахунків моделей атмосферних забруднень, які з'являються в Інтернеті. Пам’ятаймо також, що забруднення повітря в першу чергу залежить від нашого свідомого ставлення до природи.
Автор статті: Іван Ковалець - доктор технічних наук, зав. відділом Інформатики навколишнього середовища ІПММС НАН України.
