Ученые выяснили, как городской аэрозоль влияет на температуру приземного воздуха в Москве
Ученые географический факультета и НИВЦ МГУ и Гидрометцентра России
изучили влияние городского аэрозоля в Москве на атмосферную радиацию и температуру приземного воздуха. Установлено, что с увеличением содержания аэрозоля приземная температура воздуха понижается, а отрицательный температурный эффект аэрозоля лишь в малой степени компенсирует городской остров тепла. Результаты исследования, поддержанного мегагрантом Минобрнауки № 075-15-2021-574, опубликованы в журнале «Urban climate».
Согласно оценкам Межправительственной группы исследователей по изменению климата (МГЭИК, 2021), аэрозоль является практически единственным фактором, способным в некоторой степени уменьшить эффекты глобального потепления.
Сотрудники географического факультета МГУ совместно с коллегами из НИВЦ МГУ и Гидрометцентра России исследовали влияние городского аэрозоля на атмосферную радиацию и температуру приземного воздуха в столице.
Для проведения необходимых численных экспериментов для территории Московской городской агломерации на сетке с шагом 2 км была использована мезомасштабная совместная система COSMO-ART. Система включает в себя модель атмосферы COSMO, с помощью которой рассчитываются метеорологические и радиационные характеристики атмосферы, и химико-транспортный модуль ART, в котором моделируется газово-аэрозольный состав атмосферы. Для учета влияния города на атмосферные процессы и воспроизведения городского острова тепла была также использована параметризация городской подстилающей поверхности TERRA_URB, которая учитывает особенности городской застройки. Это позволило не только получить оценки аэрозольного содержания у поверхности Земли и во всем столбе атмосферы, но и оценить его эффекты на атмосферную радиацию и температуру воздуха у поверхности Земли в городских условиях. Было показано, что в зависимости от величины и вида антропогенных выбросов заметно изменялось содержание аэрозоля, его радиационные свойства и температурный эффект. Городская компонента содержания аэрозоля в столбе атмосферы составила 20-30%. В приземном слое городская компонента равна 74% для массовой концентрации аэрозоля с диаметром менее 10 мкм (PM10) и 86% - для черного углерода. Анализ черного углерода особенно важен, поскольку этот аэрозоль сильно поглощает видимое солнечное излучение.
«Одним из важнейших результатов нашего исследования является вывод, что с увеличением содержания аэрозоля приземная температура воздуха понижается независимо от знака радиационного воздействия, а отрицательный температурный эффект аэрозоля лишь в малой степени компенсирует городской остров тепла», − сообщила Наталья Чубарова, профессор кафедры метеорологии и климатологии географического факультета МГУ, под чьим руководством было выполнено это исследование в рамках задач мегагранта № 075-15-2021- 574.
«Впервые удалось успешно реализовать работу мезомасштабной модели COSMO-ART совместно с городской параметризацией TERRA-URB. Это позволит в дальнейшем проводить комплексные оценки загрязнения атмосферы и его влияния на климатическую систему», − отметил соавтор публикации Гдалий Ривин, профессор кафедры метеорологии и климатологии географического факультета МГУ, зав. отделом Гидрометцентра России.
До 14 января 2024 года полный текст статьи размещен в открытом доступе.
Коллектив авторов – Наталья Чубарова, профессор кафедры метеорологии и климатологии Географического факультета МГУ, Елизавета Андросова, аспирант Географического факультета МГУ, Александр Кирсанов – ведущий научный сотрудник Гидрометцентра России, Михаил Варенцов – ведущий научный сотрудник НИВЦ МГУ, Гдалий Ривин, профессор кафедры метеорологии и климатологии Географического факультета МГУ и заведующий отделом Гидрометцентра России.
На рисунке: Температурный отклик у поверхности Земли на эффективное радиационное воздействие за счет слабо поглощающего урбанизированного аэрозоля при различном уровне выбросов (эксперименты A1TU и A3TU) и за счет сильно поглощающего аэрозоля (A3BTU).
