Измерительные кампании EMME по оценке эмиссии углекислого газа и метана для урбоэкосистемы Санкт-Петербурга

Количественная оценка антропогенных выбросов парниковых газов, основными из которых являются СО₂ и СН₄, необходима, как для исследования механизмов и факторов, определяющих влияние состава атмосферы на климат, экосистемы и здоровье человека, так и для разработки и контроля соблюдения международных соглашений и норм в области охраны окружающей среды и климата. 

Санкт-Петербург – второй по численности населения (~5.6 млн. человек) город Российской Федерации и четвертый в Европе. Для получения экспериментальных оценок выбросов парниковых газов с территории Санкт-Петербурга в 2019, 2020, 2021 и 2024 годах были спланированы и проведены измерительные кампании ЕММЕ (Emission Monitoring Mobile Experiment) [1,2,3]. Кампании EMME в 2019, 2020, 2021 и 2024 годах проводились в один и тот же период: в марте – начале мая. 

Измерительные кампании EMME 2019 и 2020 годов. Ключевая аппаратура EMME-2019 – два портативных FTIR-спектрометра (Fourier-transform Infrared) Bruker EM27/SUN, которые применялись для наземных измерений общего содержания CO₂ и CH₄ с подветренной и наветренной сторон города. Планирование эксперимента проводилось накануне и включало определение оптимального местоположения FTIR-спектрометров на основе прогнозов погоды в сочетании с моделированием переноса загрязнений в районе города.

Кампания была продолжена в 2020г., при этом ее концепция была, в целом, сохранена. Основное отличие EMME-2020 от кампании 2019г. состоит в использовании одного FTIR-спектрометра, который при регистрации спектров находился в автомобиле, что существенно повысило оперативность измерений. Вторая половина измерительной кампании 2020 г. проводилась в условиях карантинных ограничительных мер COVID-19, введенных в Санкт-Петербурге. В связи с этим анализ результатов EMME-2020 представлял особый интерес.

Измерительные кампании EMME 2021 и 2024 годов. В 2021 и 2024 годах был протестирован новый подход, основанный на in situ измерениях концентрации CO₂ и CH₄, проводимых при движении автомобиля по кольцевой автодороге. Воздухозаборник был установлен на крыше автомобиля, измерительная аппаратура размещалась в кабине. Кампания включала в себя как дневные так и ночные мобильные измерения. Для регистрации концентраций CO₂ и CH₄ использовался газоанализатор Los Gatos Research GGA-24EP, обеспечивающий высокую точность при регистрации концентраций СН₄ и СО₂. 

Методы количественной оценки интегральных эмиссий и потоков. При оценке интегральных выбросов и удельных потоков CO₂ и CH₄ с территории Санкт-Петербурга по результатам наблюдательных кампаний 2019, 2020, 2021 и 2024 годов были использованы различные модификации метод баланса масс [1,3], а также методы обратного моделирования [2]. 

В докладе представлены оценки влияния выбросов СО₂ и СН₄ с территории Санкт-Петербурга на значения концентраций этих газов, экспериментальные (“top-down”) оценки потоков СО₂ и СН₄ для территории Санкт-Петербургской агломерации, полученные по результатам мобильных экспериментов 2019, 2020, 2021 и 2024 годов, а также сравнение результатов кампаний ЕММЕ с литературными данными.

Финансирование и благодарности: Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда No 24-27-00033, https://rscf.ru/project/24-27-00033/. Исследования проведены с использованием аппаратуры ресурсного центра "Геомодель" (Научный парк СПбГУ).

Литература

1. Makarova et al. https://doi.org/10.5194/amt-14-1047-2021.

2. Ionov et al. https://doi.org/10.5194/acp-21-10939-2021.

3. Макарова и др. DOI: 10.15372/AOO20240805.