Реконструкция регионального загрязнения окрестностей городов с использованием наземных и спутниковых наблюдений

Численная интерпретация спутниковых измерений содержания газовых и аэрозольных примесей требует привлечения адекватных моделей процессов их атмосферного переноса. При этом следует учитывать пространственно-временную структуру источников эмиссии, особенности осреднения полей концентраций (Балтер и др., 2014; Тихонов и др., 2020; Рапута и др., 2018).
Цель исследования заключается в подтверждении количественных закономерностей пространственного формирования полей концентрации с использованием данных спутниковых измерений, модельных представлений процессов переноса примеси в атмосфере. Эффективным инструментом для проведения исследований служат асимптотики решений полуэмпирического уравнения турбулентной диффузии при численной реализации обратных задач оценивания полей концентрации примеси и определении параметров источников. Они позволяют существенно снизить объёмы требуемой экспериментальной информации. Следует отметить, что на значительном удалении от источника достигается достаточно равномерное её перемешивание внутри пограничного слоя атмосферы. Тогда к основным факторам, влияющим на уровни концентрации, относятся эмиссия источника, величина слоя перемешивания и средняя скорость ветра. В этом случае, опираясь на соображения размерности, между указанными величинами возникает компактная функциональную связь (Бызова и др., 1991; Седов, 1987; Рапута и др., 2026).
В докладе представлены результаты численного анализа данных спутниковых измерений диоксида азота на основе моделей реконструкции длительного регионального загрязнения в окрестностях городов и крупных тепловых станций. Модели базируются на асимптотиках решений дифференциального уравнения переноса и диффузии примеси в атмосферном пограничном слое. В рамках предложенного подхода проведено численное восстановление полей концентраций диоксида азота в радиальных направлениях от ряда городов Сибири, включая Новосибирск, Иркутск, Читу. Для ряда направлений получен высокий уровень согласия между данными спутниковых наблюдений и модельными описаниями полей концентраций. Проводится детальный анализ пространственного распределения полей концентраций диоксида азота в окрестностях крупного теплоэнергетического объекта – Гусиноозёрской ГРЭС, расположенной в республике Бурятия в нескольких десятках километров от озера Байкал. Для юго-западного и северо-западного направлений до определённых расстояний выявлено доминирующее влияние атмосферных выбросов ГРЭС. Проведённый численный анализ показал также наличие весьма значительных фоновых концентраций от удалённых источников, а именно, Иркутска и Ангарска. Разработанные модели оценивания также дают возможность оценить локальные и региональные вклады выбросов в поля концентраций дополнительными источниками по отношению к выбросам Гусиноозерской ГРЭС.
Исследования выполнены в рамках государственного задания ИВМиМГ СО РАН FWNM-2025-0003.