Изучение влияния мегаполисов на состояние окружающей среды и климат.
Научный проект имеет как фундаментальное, так и прикладное значение, основные его задачи заключаются:
- в разработке и тестировании новых концепций, физико-математических методов, моделей и подходов для оценки
потоков парниковых газов на основе результатов собственных исследований и лучших мировых достижений в данной
области;
- в получении новых оценок выбросов парниковых газов с территории Санкт-Петербургской агломерации с
применением разработанных методов и подходов.

Имеющийся у коллектива исполнителей научный задел: коллектив исполнителей проекта имеет большой опыт в разработке методов решения обратных задач атмосферной оптики, в проведении и анализе измерений количественных характеристик газового состава атмосферы, а также в моделировании их пространственно-временных вариаций. В 90-х годах XX века измерения общих содержаний CH4 и CO были начаты в СПбГУ с помощью аппаратуры низкого спектрального разрешения [Макарова и др., 2009; Макарова и др., 2011]. В 2009 году они были продолжены с помощью Фурье-спектрометра (ФС) высокого спектрального разрешения IFS Bruker 125 HR [Макарова и др., 2015а; Макарова и др., 2015б]. Это позволило не только значительно
повысить точность измерений, но также существенно расширить список определяемых газовых компонент атмосферы.
В настоящее время силами коллектива СПбГУ определяются следующие компоненты: H2O (с изотопами), CO2, CH4, N2O,
CO, О3, NO2, OCS, C2H6, HCN, C2H2, H2CO, HCOOH, CH3OH, NH3, HCl, HF, HNO3, ClONO2, фреоны [Ионов и др., 2013;
Gavrilov et al., 2014; Макарова и др., 2015а; Макарова и др., 2015б; Виролайнен и др., 2016; Ионов и др., 2017; Virolainen
et al., 2017].
В 2014 г. СПбГУ была подана заявка на вступление в международную сеть наблюдений газового состава атмосферы NDACC (Network for the Detection of Atmospheric Composition Change), в 2016 г. группа СПбГУ успешно прошла все необходимые процедуры сертификации измерительной аппаратуры [Макарова и др., 2016] и методик определения общего содержания и профилей атмосферных газов, и в конце 2016 г. станция St. Petersburg была принята в NDACC.
В последние годы особое внимание уделялось сопоставлениям экспериментальных данных о газовом составе атмосферы с результатами моделирования. В частности, были проведено сравнение данных наземных измерений на наблюдательной станции СПбГУ в Петергофе с результатами моделирования с помощью численных трехмерных моделей атмосферы, разрабатываемых KIT, РГГМУ, UNC, NOAA [Макарова и др., 2011; Макарова и др., 2015а; Макарова и др., 2015б; Виролайнен и др., 2016; Ионов и Поберовский, 2012; Ионов и Поберовский, 2017].
С использованием различных подходов, на основе стационарных измерений концентрации CO2, CH4, CO [Фока и др., 2019] и тропосферного содержания NO2, были осуществлены оценки интенсивности эмиссии для различных районов городской агломерации Санкт-Петербурга [Макарова и др., 2011; Макарова и др., 2018; Ionov and Poberovskii, 2015; Ионов и Поберовский, 2017]. Выполнена адаптация официальных данных инвентаризации выбросов загрязняющих веществ Санкт-Петербурга для задач численного моделирования распространения примеси в атмосфере: сформировано генерализованное (обобщенное) представление ансамбля основных источников загрязнений.
Коллектив исполнителей проекта также имеет большой опыт в разработке ПО, что подтверждено многочисленными свидетельствами о государственной регистрации программ для ЭВМ, в частности программ, которые будут использованы при выполнении предлагаемого проекта:
- «Программный комплекс обработки и анализа данных локальных непрерывных измерений концентраций парниковых газов в атмосферном воздухе (GHG-Control)» No2016618998 (М.В. Макарова, Б.К. Макаров, А.В. Поберовский, Д.К. Арабаджян);
Конкретным научным заделом коллектива проекта является успешный опыт по планированию и проведению комплексных измерительных кампаний EMME [Makarova et al., 2021] в течении трех лет: 2019, 2020 и 2021 годах. EMME включала в себя мобильные дистанционные и локальные измерения газового состава и метеопараметров атмосферы на территории Санкт-Петербургской агломерации.
Опыт совместной реализации проектов:
- грант РФФИ No14-05-00897 "Экспериментально-численное исследование антропогенного загрязнения приземной атмосферы двуокисью азота" (руководитель - Ионов Д.В., М.В. Макарова – исполнитель);
- грант РФФИ No18-05-00011 "Изучение химически активных газов в атмосфере методами Фурье-спектрометрии" (руководитель - Макарова М.В., Д.В. Ионов - исполнитель, С.Ч. Фока – молодой исполнитель).
- VERIFY («Observation-based system for monitoring and verification of greenhouse gases», HORIZON 2020).
С.Ч. Фока и В.М. Ивахов - молодые исполнители проекта, являющиеся активными участниками научных исследований по теме проекта, что подтверждается совместными публикациями с основными исполнителями, Д.В. Ионовым и Макаровой М.В. [Makarova et al., 2021].
Список работ, опубликованных в российских и международных научных изданиях, где представлены основные результаты научного коллектива, также можно рассматривать в качестве задела по предлагаемому проекту:
Ионов Д.В., Поберовский А.В. Интегральная эмиссия окислов азота с территории Санкт-Петербурга по данным мобильных измерений и результатам численного моделирования. Известия РАН, Физика атмосферы и океана. 2017. Т.53. N.2. С. 232-241
Ионов Д.В., Поберовский А.В. Изменчивость содержания оксидов азота в приземном слое по данным наблюдений в Петергофе. Метеорология и гидрология. 2020. N.10. C. 73-81.
Макарова М.В., Поберовский А.В., Вишератин К.Н., Поляков А.В. Временная изменчивость общего содержания метана в атмосфере вблизи Санкт-Петербурга. Известия РАН, Физика атмосферы и океана. 2009. Т. 45, No 6. С. 774-781.
Макарова М.В., А.В. Ракитин, Д.В. Ионов, А.В. Поберовский. Анализ изменчивости содержания CO, NO2 и О3 в тропосфере в районе Санкт-Петербурга. Известия РАН, Физика атмосферы и океана. 2011. Т. 47, No 4. С. 508-520.
Макарова М. В., О. Кирнер, Ю. М. Тимофеев, Поберовский А.В., Имхасин Х.Х., Осипов С.И., Макаров Б.К. Анализ изменчивости атмосферного метана вблизи Санкт-Петербурга по данным наземных измерений и моделирования. Известия РАН, Физика атмосферы и океана. 2015a. Т. 51, No 2. С. 201-209.
Макарова М.В., О. Кирнер, Ю.М. Тимофеев, Поберовский А.В., Имхасин Х.Х., Осипов С.И., Макаров Б.К. Годовой ход и долговременный тренд содержания атмосферного метана в районе Санкт-Петербурга. Известия РАН, Физика атмосферы и океана. 2015б. Т. 51, No 4. С. 493-501.
Макарова М.В., А.В. Поберовский, Ф. Хазе и др. Определение характеристик наземной ИК спектральной аппаратуры в задачах экологического мониторинга атмосферы. Журнал прикладной спектроскопии. 2016. Т. 83, No 3. С. 437-444.
Макарова М.В., Арабаджян Д.К., Фока С.Ч., Парамонова Н.Н., Поберовский А.В., Тимофеев Ю.М., Панкратова Н.В., Ракитин
В.С. Оценка ночных эмиссий углеродсодержащих газов в пригородах санкт-петербурга. Метеорология и гидрология. 2018. No7. С. 36-44.
Фока С. Ч., Макарова М. В., Поберовский А. В., Тимофеев Ю. М. Временные вариации концентрации СО2, СН4 и СО в пригороде Санкт-Петербурга (Петергоф). Оптика атмосферы и океана. 2019. т. 32. No 10. С. 860–866.
Alberti, C., Tu, Q., Hase, F., Makarova, M. V., Gribanov, K., Foka, S. C., Zakharov, V., Blumenstock, T., Buchwitz, M., Diekmann, C., Ertl, B., Frey, M. M., Imhasin, H. Kh., Ionov, D. V., Khosrawi, F., Osipov, S. I., Reuter, M., Schneider, M., and Warneke, T.: Investigation of spaceborne trace gas products over St Petersburg and Yekaterinburg, Russia, by using COllaborative Column Carbon Observing Network (COCCON) observations, Atmos. Meas. Tech., 15, 2199–2229, https://doi.org/10.5194/amt-15-
2199-2022, 2022.
Ionov D., A. Poberovskii. Quantification of NOx emission from St.Petersburg (Russia) using mobile DOAS measurements
around entire city. International Journal of Remote Sensing, 36 (9), 2486-2502, 2015, doi: 10.1080/01431161.2015.1042123.
Ionov, D. V., Makarova, M. V., Hase, F., Foka, S. C., Kostsov, V. S., Alberti, C., Blumenstock, T., Warneke, T., and Virolainen, Y. A.: The CO2 integral emission by the megacity of St Petersburg as quantified from ground-based FTIR measurements combined with dispersion modelling, Atmos. Chem. Phys., 21, 10939–10963, https://doi.org/10.5194/acp-21-10939-2021, 2021.
Makarova, M. V., Alberti, C., Ionov, D. V., Hase, F., Foka, S. C., Blumenstock, T., Warneke, T., Virolainen, Y. A., Kostsov, V. S., Frey, M., Poberovskii, A. V., Timofeyev, Y. M., Paramonova, N. N., Volkova, K. A., Zaitsev, N. A., Biryukov, E. Y., Osipov, S. I., Makarov, B. K., Polyakov, A. V., Ivakhov, V. M., Imhasin, H. Kh., and Mikhailov, E. F.: Emission Monitoring Mobile Experiment (EMME): an
overview and first results of the St. Petersburg megacity campaign 2019, Atmos. Meas. Tech., 14, 1047–1073, https://doi.org/10.5194/amt-14-1047-2021, 2021.