Мониторинг и прогноз «персональной» окружающей среды

Современное технологическое развитие и глобальная урбанизация в сочетании с изменением климата и загрязнением воздуха, водоемов и почв резко повышает чувствительность к состоянию окружающей среды большинства сфер жизни, включая транспорт, энергетический сектор, сельское хозяйство. Современному человеку требуется все более детальное знание о его «персональной» среде обитания: климате, погоде и качестве воздуха на рабочем месте, дома, на улице, на приусадебном участке, на сельскохозяйственном поле и т. п. С позиций науки «персональная» окружающая среда человека — это планетарный пограничный слой (ППС) — нижний турбулентный слой атмосферы, непосредственно взаимодействующий с подстилающей земной или водной поверхностью и ограниченный сверху слаботурбулентной свободной атмосферой. Характеристики ППС в значительной степени определяются свойствами почв, растительности, поверхностных вод и сооружений. Настало время применить на практике новейшие достижения в понимании природы ППС, турбулентности, атмосферной химии и взаимодействий в системе аэрозоль–облачность–климат, что позволит кардинально улучшить архитектуру системы наблюдения за погодой и качеством воздуха, включая краудсорсинг; моделирование и прогнозирование погоды и качества воздуха со сверхвысоким разрешением. Мы ожидаем, что уже в ближайшем будущем данные традиционного метеорологического мониторинга, выполняющегося национальными службами погоды, будут все в большей степени дополняться данными, поступающими от физических лиц, метеозависимых предприятий (транспортного, энергетического и аграрного секторов) и других заинтересованных организаций (например, школ). Угроза катастрофического загрязнения воздуха в мегаполисах создает очевидную мотивацию для частных наблюдений, а значит и спроса на недорогие приборы для измерений, прежде всего, качества воздуха и на улице, и внутри помещений. Этот процесс уже идет, и важно гармонизировать его с ведущимися разработками в области атмосферных наук, технологий наблюдений и управления качеством окружающей среды.

1. Searl A. A review of the acute and long term impacts of exposure to nitrogen dioxide in the United Kingdom. Research Report TM/04/03, Institute of Occupational Medicine, UK. 2004

2. Arneth A., Unger N., Kulmala M., Andreae M.O. Perspectives: Clean the air, heat the planet? // Science. 2009. 326. P. 672—673.

3. Kulmala M. et al. General overview: European Integrated project on Aerosol Cloud Climate and Air Quality interactions (EUCAARI) — integrating aerosol research from nano to global scales // Atmos. Chem. Phys. 2011. 11. P. 13061—13143.

4. Zilitinkevich S. S., Elperin T., Kleeorin N., Rogachevskii I., Esau I. N. A hierarchy of energy- and flux-budget (EFB) turbulence closure models for stably stratified geophysical flows // Boundary-Layer Meteorol. 2013. 146. P. 341—373.

5. Zilitinkevich S. S., Hunt J.C.R., Grachev A. A., Esau I. N., Lalas D. P., Akylas E., Tombrou M., Fairall C. W., Fernando H.J.S., Baklanov A., Joffre S. M. The influence of large convective eddies on the surface layer turbulence // Quart. J. Roy. Met. Soc. 2006. 132. P. 1423—1456.

6. Zilitinkevich S., Kulmala M., Esau I., Baklanov A. Megacities — refining models to personal environment // WMO Bulletin. 2015. 64 (1). P. 20—22.

7. Muller C., Chapman L., Johnston S., Kidd C., Illingworth S., Foody G., Overeem A., Leigh R. Crowd sourcing for climate and atmospheric sciences: current status and future potential // Int. J. Climatol. 2015. 35. P. 3185—3203.

8. Baklanov A., Grimmond S., Mahura A., Athanassiadou M. Meteorological and Air Quality Models for Urban Areas. Springer, 2009. 184 p.

9. Grimmond S., Xu T., Baklanov A. Towards integrated urban weather, environment and climate services // WMO Bulletin. 2014. 63 (1). P. 10—14.

10. Lappalainen H. K., Petäjä T., Kujansuu J., Kerminen V.-M., Shvidenko A., Bäck J., Vesala T., Vihma T., de Leeuw G., Lauri A., Ruuskanen T., Lapshin V. B., Zaitseva N., Glezer O., Arshinov M., Spracklen D. V., Arnold S. R., Juhola S., Lihavainen H., Viisanen Y., Chubarova N., Chalov S., Filatov N., Skorokhod A., Elansky N., Dyukarev E., Esau I., Hari P., Kotlyakov V., Kasimov N., Bondur V., Matvienko G., Baklanov A., Mareev E., Troitskaya Y., Ding A., Guo H., Zilitinkevich S., Kulmala M. Pan-Eurasian Experiment (PEEX) — a research initiative meeting the grand challenges of the changing environment of the northern Pan-Eurasian Arcticboreal areas // Geography, Environment and Sustainability. 2014. V. 7, N 2, P. 13—48.

11. Pan-Eurasian Experiment (PEEX) [Офиц. сайт]. URL: http://www.atm.helsinki.fi/peex/ (дата обращения: 12.10.2015).