Проблема загрязнения окружающей среды требует большого объема экспериментальных данных, которые необходимо обрабатывать, сортировать и использовать в вычислительных алгоритмах исследований процессов, связанных с переносом загрязняющих веществ. В данной работе рассмотрен один из факторов, влияющих на изменение климата - углеродосодержащий аэрозоль. Контролировать уровень техногенного загрязнения, частоту и силу пожаров бореальных лесов, и влияние прочих факторов на концентрации углеродосодержащего аэрозоля позволяют модели, оценивающие поля концентраций. Необходимо идентифицировать источники загрязнений для понимания значительности их вкладов в общее содержания аэрозоля в атмосфере.
Целью данной работы является изучение движения воздушных масс, переносящих, в частности, углеродосодержащий аэрозоль, получение обратных траекторий и выявление закономерностей формирования пиковых значений, а также анализ возможных источников загрязнений. Необходимо визуализировать распределение концентраций по данным обратных траекторий, полученных с помощью модели NOAA HYSPLIT. Были проанализированы данные измерений концентрации элементарного и органического углерода в период с 19 апреля 2010 по 12 декабря 2020, полученные со станции ZOTTO в Центральной Сибири (60,47° с.ш., 89,21° в.д.).
В ходе работы были проанализированы обратные траектории углеродосодержащего аэрозоля при помощи модели HYSPLIT и траекторных статистических методов PSCF и CWT, предназначенных для определения местоположения источников загрязнений; были получены пространственные распределения концентраций углеродосодержащих аэрозолей (органического и элементарного) и сделаны выводы о возможных причинах и источниках пиковых значений концентраций OC и EC.
Проанализировав рассчитанные пространственные распределения
потенциальных источников, можно сделать несколько обобщающих выводов:
• В теплые сезоны, а особенно в летний период, рост концентраций обусловлен локальными и региональными лесными пожарами, в том числе пожарами бореальных лесов Сибири. Как правило, в июле значения концентраций органического и элементарного углерода достигают своих пиковых значений.
• В осенний и весенний сезоны повышение концентраций углеродосодержащих аэрозолей связано с дальним переносом загрязнений от крупных промышленных центров юга Сибири, а также с открытыми пожарами. В весенний сезон большой вклад вносят палы сельскохозяйственных угодий на юге Сибири, перерастающие в торфяные и лесные пожары.
• В холодный сезон основными источниками увеличение концентраций углеродных компонентов связано в основном с дальним переносом загрязнений, поступающих от индустриальных районов юга Сибири, что подтверждается высоким содержанием элементарного углерода .
Полученные результаты показали состоятельность обоих рассмотренных методов для изучения углеродосодержащего аэрозоля на территории центральной Сибири.
Тем не менее, у каждого из методов есть свои преимущества, что позволяет варьировать их применение в зависимости от исследуемого региона со своими особенностями рельефа и в зависимости от изучаемой компоненты: различные аэрозоли, газы и т.д. Метод CWT позволяет без отдельного подбора критерия получать карты источников. Метод PSCF имеет возможность выделять постоянные мощные источники, а также с помощью подбора порогового значения можно регулировать контрастность получаемых распределений.
