Основной задачей проекта в рамках стратегии консорциума университетов стран БРИКС является объединение усилий и инфраструктуры исследовательских групп направленных на: улучшение качество мониторинга антропогенных компонентов атмосферы; обеспечение экологической безопасности, улучшение состояния окружающей среды;
изучение климата, механизмов адаптации к климатическим изменениям и их последствиям.
В рамках основной задачи проекта будут решаться пять стратегических задач.
Задача 1. Развитие и расширение методик измерений параметров атмосферного аэрозоля и получение новых данных о загрязнении воздуха в Центральной Сибири и вблизи Санкт-Петербурга первичными и вторичными твердыми частицами.
Решение Задачи 1 будет осуществляться по следующим направлениям:
1.1 Развитие методов определения микроструктуры и химического состава атмосферных аэрозолей и получение новых данных о концентрации компонентов наночастиц;
1.2 Расширение методов оценки изменчивости мелкодисперсного атмосферного аэрозоля РМ2.5 (частицы с размером меньше 2.5 мкм) и получение новых данных о содержании вторичного органического аэрозоля;
1.3 Развитие методов определения сезонной изменчивости содержания наночастиц (твердых частиц с размером менее 100 нм) и получение новых данных о их содержании в атмосфере городской среды Санкт-Петербурга и природного ландшафта Центральной Сибири;
1.4 Расширение набора инструментальных методов, позволяющих одновременно измерять
климатически важные аэрозольные формы углерода: элементарный углерод, черный углерод и коричневый углерод.
1.5 Развитие методов определения оптических и конденсационных свойств атмосферных аэрозолей и получение новых данных их использования для оценки качества воздуха урбанизированной среды и зоны бореальных лесов Сибири.
1.6 Выявление потенциальных источников аэрозольных загрязнений на основе применения рецепторных моделей.
1.7 Сравнение измеренных концентраций аэрозольных компонентов на станциях, оборудованных высотными мачтами, с модельными данными химико-транспортной модели CHIMERE, учитывающей основные антропогенные, биогенные и пожарные источники аэрозолей и газов, а также физико-химические превращения и процессы их переноса.
Основной задачей проекта в рамках стратегии консорциума университетов стран БРИКС является объединение усилий и инфраструктуры исследовательских групп направленных на: улучшение качество мониторинга антропогенных компонентов атмосферы; обеспечение экологической безопасности, улучшение состояния окружающей среды;
изучение климата, механизмов адаптации к климатическим изменениям и их последствиям.
В рамках основной задачи проекта будут решаться пять стратегических задач.
Задача 1. Развитие и расширение методик измерений параметров атмосферного аэрозоля и получение новых данных о загрязнении воздуха в Центральной Сибири и вблизи Санкт-Петербурга первичными и вторичными твердыми частицами.
Решение Задачи 1 будет осуществляться по следующим направлениям:
1.1 Развитие методов определения микроструктуры и химического состава атмосферных аэрозолей и получение новых данных о концентрации компонентов наночастиц;
1.2 Расширение методов оценки изменчивости мелкодисперсного атмосферного аэрозоля РМ2.5 (частицы с размером меньше 2.5 мкм) и получение новых данных о содержании вторичного органического аэрозоля;
1.3 Развитие методов определения сезонной изменчивости содержания наночастиц (твердых частиц с размером менее 100 нм) и получение новых данных о их содержании в атмосфере городской среды Санкт-Петербурга и природного ландшафта Центральной Сибири;
1.4 Расширение набора инструментальных методов, позволяющих одновременно измерять
климатически важные аэрозольные формы углерода: элементарный углерод, черный углерод и коричневый углерод.
1.5 Развитие методов определения оптических и конденсационных свойств атмосферных аэрозолей и получение новых данных их использования для оценки качества воздуха урбанизированной среды и зоны бореальных лесов Сибири.
1.6 Выявление потенциальных источников аэрозольных загрязнений на основе применения рецепторных моделей.
1.7 Сравнение измеренных концентраций аэрозольных компонентов на станциях, оборудованных высотными мачтами, с модельными данными химико-транспортной модели CHIMERE, учитывающей основные антропогенные, биогенные и пожарные источники аэрозолей и газов, а также физико-химические превращения и процессы их переноса.
Задача 2. Развитие методов оценки потоков углерода в лесных экосистемах Сибири, тропических лесах Амазонии, лесах Восточной Индии и урбанизированных территорий стран БРИКС.
Решение Задачи 2 будет осуществляться по следующим направлениям:
2.1 Оценка потоков углерода на основе усвоения данных спутниковых наблюдений за СО2 в модели химического переноса, совмещенной с модулем фотосинтеза (VPRM).
2.2 Сравнение полученных оценок нетто эко-системного обмена (NEE) и его составляющих с имеющимися независимыми данными, в том числе полученными методом вихревой ковариации на высотных мачтах сибирской станции ZOTTO и бразильской станции ATTO.
2.3 Численное исследование влияния аэрозольных выбросов от лесных пожаров на обмен СО2 (NEE) в бореальной зоне Центральной Сибири.
2.4. Исследование возможности определения содержания атмосферных газов – фитооксидантов (SO2, NH3, C2H4), оказывающих влияние на процессы вегетации и фотосинтеза растений: разработка, адаптация и тестирование методик определения содержания SO2, NH3, C2H4 в атмосфере по высокоразрешенным ИК-спектрам прямого солнечного излучения.
2.5. Разработка методических рекомендаций по оптимальному планированию экспериментов по оценке потоков климатически активных газов с учетом специфики исследуемых сред и объектов, в том числе, измерительных кампаний с привлечением различных средств дистанционного зондирования (наземных, спутниковых, беспилотных и пилотируемых летательных аппаратов).
Задача 3. Анализ тенденций изменения концентраций климатически значимых аэрозолей и парниковых газов.
Решение Задачи 3 будет осуществляться по следующим направлениям:
3.1 Определение трендов концентраций климатически активных аэрозолей и парниковых газов по данным многолетних измерений на фоновых и городских станциях участников климатического проекта БРИКС.
3.2 Анализ тенденций изменения состава, свойств аэрозолей и их влияния на погоду и климат в контрастных экосистемах Сибири, Амазонии, Индии и Китая.
3.3 Синтез модельных представлений и данных наблюдений для улучшения фундаментальных представлений о механизмах взаимодействия между изменением климата, парниковыми газами и аэрозолями в контрастных условиях. Использование полученных знаний для повышения точности прогнозов, особенно для экстремальных климатических и погодных явлений.
Задача 4. Координация исследований, взаимный обмен и сравнение данных измерений с участниками проекта БРИКС.
Решение Задачи 4 будет осуществляться по следующим направлениям:
4.1 Обмен данными с участниками консорциума университетов стран БРИКС о концентрациях токсичных газов и аэрозолей в воздухе городских агломераций и природных ландшафтов;
4.2 Обмен методиками, и результатами оценки эмиссий загрязнителей и их предвестников с участниками консорциума стран БРИКС;
4.3 Обмен результатами общего анализа сезонной изменчивости концентраций и
источников атмосферных газов и аэрозолей по данным численного моделирования с учетом ассимиляции результатов измерений с участниками консорциума стран БРИКС;
4.4 Сравнение особенностей распределения концентраций токсичных газов и аэрозолей и их источников в урбанизированных территориях стран БРИКС;
Задача 5. Взаимодействие с российскими органами власти и индустриальным партнером.
Решение Задачи 5 будет осуществляться по следующим направлениям:
5.1 Взаимодействие с индустриальным партнером, формулировка технического задания на разработку программного обеспечения, обмен данными и оценка уровня загрязнений, вызванных выбросами попутного газа, сжиганием твердого и жидкого углеводородного топлива в газо- и нефтедобывающих районах Сибири.
5.2 Передача данных и результатов оценки концентраций и мощности источников токсичных газов и аэрозолей, и их предвестников комитету по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности Санкт-Петербурга;
5.3 Разработка предложений и рекомендаций по природопользованию и обеспечению экологической безопасности Санкт-Петербурга и органов экологического контроля других городов для демонстрации возможностей улучшения контроля качества воздуха за счет применения инновационных разработок и подходов, реализованных в настоящем проекте.
1. Усовершенствованные методики контактных и дистанционных измерений параметров атмосферного аэрозоля и получение новых данных о загрязнении воздуха в Центральной Сибири и вблизи Санкт-Петербурга первичными и вторичными твердыми частицами.
2. Новые методики определения сезонной изменчивости содержания наночастиц (твердых частиц с размером менее 100 нм) и получение новых данных о их содержании в атмосфере городской среды Санкт-Петербурга и природного ландшафта Центральной Сибири.
3. Новые данные об оптических и конденсационных свойствах атмосферных аэрозолей и результаты их использования для оценки качества воздуха урбанизированной среды и зоны бореальных лесов Сибири.
5. Новые данные сравнения измеренных концентраций аэрозольных компонентов на станциях, оборудованных высотными мачтами, с модельными на основе химико-транспортной модели CHIMERE, учитывающей основные антропогенные, биогенные и пожарные источники аэрозолей и газов, а также физико-химические превращения и процессы их переноса.
6. Новые данные о потоках углерода на основе усвоения данных спутниковых наблюдений за СО2 в модели химического переноса, совмещенной с модулем фотосинтеза (VPRM).8. 9.
7. Новые данные нетто эко-системного обмена (NEE) и его составляющих с имеющимися независимыми данными, в том числе полученными методом вихревой ковариации на высотных мачтах сибирской станции ZOTTO и бразильской станции ATTO.
8. Новые результаты определения содержания атмосферных газов – фитотоксикантов (SO2, NH3, C2H4), оказывающих влияние на процессы вегетации и фотосинтеза растений: разработка, адаптация и тестирование методик определения содержания SO2, NH3, C2H4
9. Новые данные расчета оценки чувствительности радиационного форсинга в климатических моделях к изменению гигроскопических и конденсационных свойств аэрозоля.
10. Новые карты распределения источников аэрозолей, построенные на основе функции вклада потенциальных источников (PSCF), концентрационно-взвешенных траекторий (CWT) и функции влияния (footprints) на основе построения массива обратных траекторий в модели HYSPLIT для Ленинградской области и для Центральной Сибири.
11. Результаты численного исследования влияния аэрозольных выбросов от лесных пожаров на углеродный баланс в бореальной зоне Центральной Сибири на базе модельного комплекса CHIMERE-WRF-VPRM.
12. Новые обобщенные данные об исследовании влияния загрязнений воздуха на здоровье населения, построение – крупномасштабных карт загрязнений, данные оценки уровня хронических заболеваний, вызванной загрязнением воздуха в мегаполисах стран БРИКС.
13. Результаты обобщенного анализа взаимосвязи системы Земля-атмосфера-человек, на основе новых данных численного моделирования, наземного и дистанционного зондирования, полученных учеными стран БРИКС.