Анализ дифференциального спектроскопического ИК метода определения антропогенных эмиссий СО2 (на примере Санкт-Петербурга)

Современные антропогенные факторы влияют на природные процессы и характеристики Земли и приводят к глобальным и региональным изменениям погоды, климата и экологического состояния окружающей среды. Это существенно влияет на эффективность современной экономики, условия жизнедеятельности человека и состояние биосферы. Рост содержания важнейшего парникового газа СО2 и его антропогенных эмиссий продолжается. Мониторинг антропогенных эмиссий СО2 мегаполисов и мощных локальных источников требует создание глобальной оперативной независимой системы измерений антропогенных эмиссий СО2 и ее валидации. Важной целью такой системы является контроль выполнения международных обязательств различных стран по сокращению антропогенных эмиссий.
Рассмотрены различные методы оценки антропогенных эмиссий париковых газов, их преимущества и недостатки. Спутниковый и наземный ИК спектроскопические методы определения антропогенных эмиссий CO2 являются по сути решением последовательности двух обратных задач. На первом этапе по измерениям характеристик излучения (солнечного, теплового и т.д.) решается обратная задача атмосферной оптики и определяются пространственные и временные вариаций содержания, например, СО2. На втором этапе, используя эту информацию, решают обратную задачу атмосферного переноса - определяют эмиссии исследуемого газа с конкретных территорий.
Проанализированы различные факторы, определяющие погрешности дифференциального наземного ИК спектроскопического метода оценки антропогенных эмиссий на примере исследований для г. Санкт-Петербурга (программа измерений EMME, (Makarova et al., 2021), (Ionov et al., 2021)). Показано, что кроме случайных погрешностей метода, обусловленных прежде всего качеством и объемом экспериментальной информации, используемой априорной информацией и качеством модели атмосферного переноса, значительное влияние на погрешности получаемых оценок, оказывает геометрия измерений антропогенного вклада СО2. Использование ограниченного объема измерений не позволяющего получить равномерный охват территории всего мегаполиса приводит к значительным систематическим погрешностям, достигающим 100%. На основе исследований проведена коррекция сделанных ранее экспериментальных оценок антропогенных эмиссий мегаполиса Санкт-Петербурга (Тимофеев и др., 2020).