Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 6. С. 81-96
Различие дневных и ночных профилей шапки загрязнений в центре Санкт-Петербурга
Д.А. Самуленков
1 , И.Н. Мельникова
1 , М.В. Сапунов
1 , В.К. Донченко
1 , А.Д. Кузнецов
2 1 Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
2 Российский государственный гидрометеорологический университет, Санкт-Петербург, Россия
Описан лидарный комплекс Санкт-Петербургского государственного университета, расположенный в центре Санкт-Петербурга на Васильевском острове и обозначены цели и основные задачи проведения лидарного мониторинга. Представлены результаты измерений, проведенных 5 марта 2015 года: вертикальный профиль коэффициента экстинкции атмосферных аэрозолей в УФ спектральном канале (355 нм) и в видимом канале (532 нм), полученный в течение 3 часов в дневное и ночное время. Получены также вертикальные профили концентрации частиц, среднего радиуса частиц, мнимой и действительной частей показателя преломления. Все эти параметры помогают сделать заключения о природе аэрозольных частиц в приземном слое атмосферы над городом, которые характеризуют вертикальную структуру и динамику трансформации шапки загрязнений в условиях мегаполиса на примере Санкт-Петербурга. Сравниваются результаты лидарного зондирования в центре Санкт-Петербурга в дневное и ночное время и вертикальные профили вариаций параметров атмосферных твердых примесных частиц в шапке загрязнений над городом. Для понимания особенностей формирования городской шапки загрязнений представлены вертикальные профили метеопараметров по данным радиозондирования, которое выполняется в п. Воейково (25 км от места лидарного зондирования) 2 раза в сутки. Проведен анализ влияния профилей ветра, температуры и влажности в атмосфере на свойства и динамику твердых примесей. Выявлены преимущественные направления и скорость распространения загрязняющих примесей на Васильевском острове Санкт-Петербурга на разных высотах. Показано, что метеорологические параметры атмосферы и время суток влияют на динамику изменений шапки загрязнений над городом.
Ключевые слова: экологическая безопасность, экологический мониторинг атмосферы, лидарное зондирование, лазерный комплекс, метеопараметры, загрязнение атмосферы, влияние на здоровье населения
Полный текстСписок литературы:
- Борейшо А.С., Коняев М.А., Морозов А.В., Пикулик А.В., Савин А.В., Трилис А.В., Чакчир С.Я., Бойко Н.И., Власов Ю.Н., Никитаев С.П., Рожнов А.В. Мобильные многоволновые лидарные комплексы // Квантовая Электроника. 2005. Т. 12. № 35. С. 1167–1178.
- Волков Н.Н. Многоволновая лидарная система для определения физических параметров тропосферного аэрозоля: методика расчета параметров и анализа данных. Дисс. Канд. технических наук. МИИГАиК. М. 2013. 135 с.
- Гинзбург А.С., Мельникова И.Н., Самуленков Д.А., Сапунов М.В., Катковский Л.В. Простая оптическая модель безоблачной и облачной атмосферы для расчета потоков солнечной радиации // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса (в печати).
- Донченко В.К., Мельникова И.Н., Борейшо А.С., Морозов А.В. Использование мобильных лидарных комплексов для обратной задачи экологического мониторинга // Сборник «Экология и космос», Санкт-Петербург. 2010. С. 101–110.
- Донченко В.К., Самуленков Д.А., Мельникова И.Н., Борейшо А.С., Чугреев А.В. Лазерные системы Ресурсного центра СПбГУ. Возможности, постановка задач и первые результаты // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10. № 3. С. 122–132.
- Ивлев Л.С., Васильев А.В., Белан Б.Д., Панченко М.В., Терпугова С.А. Оптикомикрофизические модели городского аэрозоля // В сб. "Третья международная конференция Естественные и антропогенные аэрозоли Санкт-Петербург, 24.09-27.09.2001". Ред. Л.С. Ивлев. НИИ Химии СПбГУ. 2003. С. 161–170.
- Креков Г.М., Рахимов Р.Ф. Оптико-локационная модель континентального аэрозоля. «Наука СО» Новосибирск, 1982. 200 с.
- Михайлов Е.Ф., Власенко С.С. Структура и оптические свойства сажевых аэрозолей во влажной атмосфере: 2. Влияние гидрофильности частиц на коэффициенты ослабления, рассеяния и поглощения // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2007. Т. 43, № 2. 221–233.
- Сапунов М.В., Мельникова И.Н., Донченко В.К., Самуленков Д.А., Кузнецов А.Д. Сопоставление вертикальных профилей скорости и направления ветра, полученных на основе лидарных и аэрологических измерений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса (в печати).
- Althausen D., Müller D., Ansmann A., Wandinger U., Hube, H., Clauder, E., Zoerner, S. Scanning 6-wavelength 11-channel aerosol lidar // J. Atmospheric and Oceanic Technol. 2000. No. 17. Р. 1469–1482.
- Brook Robert D., Shin Hwashin H., Bard Robert L., Burnett Richard T., Vette Alan, Croghan Carry, Thornburg Jonathan, Rodes Charles, Williams Ron. Exploration of the Rapid Effects of Personal Fine Particulate Matter Exposure on Arterial Hemodynamics and Vascular Function during the Same Day // Environmental Health Perspectives. Vol. 119. No. 5. 2011. P. 432–444.
- Fischer Paul H., Marra Marten, Ameling Caroline B., Gerard Hoek, Beelen Rob, de Hoogh Kees, Breugelmans Oscar, Kruize Hanneke, Janssen Nicole A.H., Houthuijs Danny. Environmental Health Perspective Air Pollution and Mortality in Seven Million Adults: The Dutch Environmental Longitudinal Study (DUELS) // DOI:10.1289/ehp.1408254
- Hoffmann Barbara, Weinmayr Gudrun, Hennig Frauke, Fuks Kateryna, Moebus Susanne, Weimar Christian, Dragano Nico, Hermann Dirk M., Kälsch Hagen, Mahabadi Amir A., Erbel Raimund, Jöckel Karl-Heinz. Air Quality, Stroke, and Coronary Events. Results of the Heinz Nixdorf Recall Study From the Ruhr Region // Deutsches Ärzteblatt International. 2015. 112. P. 95–201.
- Klett, J.D. Lidar inversion with variable backscatter/extinction ratios // Applied Optics, Vol. 24, 1985, pp. 1638–1643.
- Mallone Sandra, Stafoggia Massimo, Faustini Annunziata, Gobbi Gian Paolo, Marconi Achille, Forastiere Francesco. Saharan Dust and Associations between Particulate Matter and Daily Mortality in Rome, Italy // Environmental Health Perspectives. Vol. 119. No. 10. 2011. P. 875–888.
- Melnikova I., Donchenko V., Boreisho A., Morozov A. Laser Complexes for the Solution of the inverse Problem of Ecological Monitoring // Proceedings of the 25th International Laser Radar Conference, 5–9 July 2010, St.-Petersburg, Russia. 2010. P. 131–133.
- Sokolik I.N., Toon O.B. Incorporation of mineralogical composition into models of the radiative properties of mineral aerosol from UV to IR wavelengths // J. Geophys. Res. 1999. Vol.104. P. 9423–9444 .
- Sugimoto Nobuo, Nishizawa Tomoaki, Shimizu Atsushi, Matsui Ichiro, Jin Yoshitaka. Current status of the Asian Dust and aerosol lidar observation network (AD-NET) // ACTRIS WP2WP20 workshop, Oct. 28–31, 2014. Lille, France.
- Tzanis C., Varotsos C., Christodoulakis J., Tidblad J., Ferm M., Ionescu A., Lefevre R.-A., Theodorakopoulou K., Kreislova K. On the corrosion and soiling effects on materials by air pollution in Athens, Greece // Atmospheric Chemistry and Physics. 12/2011; 11:1203912048. DOI: 10.5194/acp-11-12039-2011.
- Veselovskii I., Whiteman D.N., Kolgotin A., Andrews E., Korenskii M. Demonstration of aerosol property profiling by multi-wavelength lidar under varying relative humidity conditions // J. of Atmospheric and Oceanic Tech. 2009. Vol. 26. P. 1543–1557.