ВВЕДЕНИЕ 3
1. Основные сведения 5
1.1 Аэрозольные частицы и их роль в атмосфере 5
1.2 Снижение антропогенной нагрузки весной 2020 года 13
1.3 Характеристика погоды в Санкт-Петербурге 15
2. Исходный материал и его обработка 17
2.1 Выбросы загрязняющих веществ 17
2.2 Реанализ JRA-55 17
2.3 Атмосферное зондирование 19
3. Результаты 21
3.1 Количество выбросов в атмосферу за 2019 и 2020 года 21
3.2 Синоптическая обстановка 25
3.3 Приземная и приподнятая инверсия 37
3.4 Осадки 41
3.5 Перенос воздушных масс 44
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48
Список используемой литературы 50
Содержание в воздухе аэрозольных частиц — один из основных параметров, характеризующих состояние загрязнения приземного слоя атмосферы. Аэрозоль отличается сильной динамикой, большим многообразием взаимодействий с солнечной радиацией, физическими полями (облачность, водяной пар, озон), а также c компонентами биосферы. Увеличение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от антропогенных источников влияет не только на здоровье человека, но и на климат.
Актуальность работы: в последние годы возникает все больше вспышек разнообразных массовых эпидемий: известных (например, лихорадка Эбола в 2014 году) и новых (например, COVID-19, начавшийся в конце 2019 года). В то же время мутируют уже существующие вирусы. Такие пандемические вспышки вынуждают административные органы власти вводить изоляцию как маленьких групп населения, так и целой группы стран. При уменьшении антропогенной нагрузки весной 2020 года во время карантинных мероприятий, можно оценить негативный вклад, который человечество ежедневно вносит в экологию окружающей среды, а также влияние метеорологических факторов, приводящих к накоплению или, наоборот, снижению концентраций вредных веществ.
Цель работы: анализ влияния метеорологических параметров и карантинного периода весной 2020 на изменение концентрации приземного аэрозоля в г. Санкт-Петербург.
Поставленные задачи:
• оценить изменение количества выбросов загрязняющих веществ в атмосфере в г. Санкт-Петербург в 2019-2020 гг.;
• оценить среднемесячное атмосферное давление за каждый год, выявить месяцы с принципиально разными синоптическими ситуациями;
• проанализировать влияние инверсионных дней в месяцах с большой разницей давления между двумя годами и определить их вклад как задерживающего слоя;
• сравнить распределение среднемесячных осадков за каждый год и оценить их влияние на вымывание приземного аэрозоля;
• рассмотреть осредненное за каждый месяц направления ветра у поверхности с целью анализа притока аэрозоля с соседних регионов.
В результате анализа влияния синоптической обстановки и метеорологических явлений, таких как приземная и приподнятая инверсия, выпавшие осадки и перенос воздушных масс, на количество аэрозоля в атмосфере в г. Санкт-Петербург в 2019 году и в 2020 году, весной которого произошло снижение антропогенной нагрузки в связи с карантинными мерами для сдерживания эпидемии, были сделаны следующие выводы:
1. В 2019 году по сравнению с 2020 годом в феврале и апреле давление было значительно выше. В эти месяцы Санкт-Петербург чаще находился в гребне антициклона, в которых происходят нисходящие движения, а значит, увеличение концентрации загрязняющих веществ наблюдается у поверхности земли. В декабре 2020 г. среднемесячное давление было выше на 15 гПа относительно декабря 2019 г., в этом месяце в 2020 г. накопления взвешенных частиц отмечаются больше на 3 ПДКс.с..
2. В феврале и апреле 2019 года и в декабре 2020 года случаи изотермии и инверсии в приземном слое встречались чаще и были продолжительнее. В марте - общая сумма случаев почти одинакова. Таким образом, погодные условия накопления взвешенных веществ в атмосфере относительно данного метеорологического явления 2019 году более благоприятные.
3. Относительно осадков в 2019 году можно выделить следующие месяцы - май, ноябрь и декабрь, где значения с 2020 годом различались на 0,01 мм/день, 0,01 мм/день и 0,015 мм/день соответственно, в 2020 году - апрель (0,01 мм/день) и июнь (0,015 мм/день). Это значит, что в эти месяца вымывание взвешенных частиц в атмосфере происходило интенсивнее. Следовательно, вымывание аэрозоля наблюдалось активнее в 2019 году.
4. Основной перенос идет с запада с Балтийского моря и Прибалтийских стран. Изменение направления ветрового потока наблюдается в апреле: в 2019 году ветра были слабые, в 2020 г. - сильные западные, в июне: в 2019 году преобладали западные ветра, в 2020 году - восточные, и в июле: в 2019 году преобладали северные ветра, в 2020 году - юго-западные. При западных ветрах в июне и штилевом ветре в апреле нагрузка от выбросов техногенных процессов была значительнее в 2019 году.
5. В 2020 году выбросов загрязняющих веществ в атмосферу наблюдалось больше, чем в 2019 году. По рассмотренным синоптическим ситуациям и метеорологическим параметрам 2019 год был наиболее благоприятен для накопления взвешенных веществ в атмосфере. Одна из причин, по которой число аэрозолей превысило в 2020 году - увеличение в 2020 году количества объектов, имеющих выбросы загрязняющих веществ, на 175 единиц и источников выбросов вредных веществ в окружающую среду в 1,1 раз. Также можно сделать вывод, что карантинные меры повлияли больше в негативную сторону, из-за того что, предприятия были вынуждены нагонять производство для выполнения плана после выхода с локдауна.
