Этим летом на северо-востоке страны часто появлялись новости о дымных горизонтах и предупреждениях о качестве воздуха, что совпало с проведением одного из крупнейших проектов по исследованию озонового слоя.
В отличие от дыма или смога, озон не виден невооруженным глазом, однако его опасность очень велика и имеет огромное влияние. Именно поэтому ученые полагаются на моделирование с высоким разрешением от Baron, чтобы отслеживать и предсказывать химическое образование и движение этого вредного газа.
Проблемный ребенок" загрязнения окружающей среды
"Нью-Йорк - наше проблемное дитя в плане хронического загрязнения озоном". Это слова Пола Миллера, исполнительного директора организации "Северо-восточные штаты за скоординированное управление использованием воздуха"(NESCAUM). Коалиция NESCAUM продвигает и поддерживает программы по снижению негативных последствий загрязнения воздуха и изменения климата от Нью-Джерси до Мэна.
Несмотря на то, что в последние годы уровень загрязнения в стране значительно снизился, в районе Нью-Йорка (NYC) по-прежнему нарушаются федеральные санитарные нормы качества воздуха. Одной из инициатив NESCAUM является исследование тропосферного озона в районе Лонг-Айленд-Саунд(LISTOS) - совместная работа исследователей и государственных учреждений, начатая в 2017 году с целью изучения образования озона и его переноса вниз по ветру из района Нью-Йорка.
"Цель - лучше понять химические и метеорологические процессы, которые привели к хронической проблеме с озоном", - говорит Пол.
"И модель [Baron] стала основой нашего успеха", - добавляет он.
Качественные наблюдения начинаются с лучшего моделирования
Выявление источников и причин появления приземного озона имеет решающее значение для реализации и обеспечения выполнения мер по снижению воздействия. Уникальные географические особенности Лонг-Айленд-Саунд усложняют этот процесс. Этот мелководный водоем находится с подветренной стороны от самого густонаселенного региона США, граничащего с Коннектикутом на севере, Лонг-Айлендом на юге и Манхэттеном на западе.
Синьронг Рен - ученый-физик в Лаборатории воздушных ресурсов НОАА, изучающий влияние вредных газов в самых нижних слоях атмосферы. Он объяснил, почему качество воздуха в этом регионе настолько вредно и сложно для изучения.
"Вблизи этого водоема расположено так много мегаполисов, и он действует как теплоотвод для всех загрязнений, поступающих из Нью-Йорка", - говорит Синьронг. "А во второй половине дня, когда солнце сильнее нагревает землю, возникает береговое течение, переносящее все загрязнения, выброшенные ранее, обратно на сушу", - добавляет он.
Цель команды Синьронга - охарактеризовать выбросы загрязняющих веществ в атмосферу и парниковых газов с помощью наземных и воздушных датчиков, что поможет им определить, как и где могло образоваться загрязнение воздуха. По его словам, модель Барона помогает им понять, где и когда эффективно размещать оборудование для обнаружения.
"Мы используем пик 8-часового максимума озона в модели для определения пространственного положения, чтобы увидеть худшие условия", - говорит Рен. "Модель очень помогает нам понять, где проводить наши миссии, тем более что эти газы трудно заметить", - добавляет он.
Синьронг использовал недавний пример задымленного неба из-за канадских лесных пожаров, чтобы подчеркнуть, что то, что вы видите, не всегда соответствует высокому уровню озона. Хотя это правда, что уровень озона этим летом был "одним из худших, которые они видели", твердые частицы из дыма ведут себя не так, как загрязнение озоном поверхности, которое не видно невооруженным глазом.
15+ лет помощи от Барона
Компания Baron Weather предоставляет NESCAUM индивидуальное решение по моделированию уже более 15 лет. В течение этого времени NOAA также использовала эксклюзивные модели Baron для других исследований качества воздуха.
"Предоставляемые нами данные дают исследователям прямой доступ к подробному прогнозу условий в самых нижних слоях атмосферы", - сказал Джон МакГенри, главный научный сотрудник Baron по моделированию. "Наши модели работают в двух разных временных горизонтах и с разным разрешением: 5-дневный континентальный масштаб и более тонкий 2-дневный прогноз", - отметил он.
Компания Baron предоставляет исследователям LISTOS две различные модели: 1) версию открытой модели Community Multiscale Air Quality (CMAQ) от Агентства по охране окружающей среды (EPA) и 2) эксклюзивную собственную модель, которая включает в себя наиболее продвинутое представление облаков, доступное в любой системе мониторинга качества воздуха.
"Облака играют важнейшую роль в атмосферной химии, и это позволяет нашей модели обеспечить более детальное понимание процессов образования и эволюции озона", - добавил МакГенри.
Результаты работы моделей Baron включают анимированные карты прогноза, на которых обозначены области, где возможно превышение нормы содержания озона (слева), а также уникальный вид поперечного сечения( диаграммаSkew-T ), в котором используется третья зеленая линия (справа) для прогнозирования вертикального профиля концентрации озона.
Что ждет LISTOS дальше
Исследование NESCAUM на Лонг-Айленде - лишь одно из нескольких, проводимых по всей стране в этом месяце NOAA, NASA и 21 университетом в рамках так называемого"беспрецедентного научного исследования", по словам администратора NOAA Рика Спинрада, доктора философии. Источники загрязнения воздуха будут выявляться с помощью многочисленных спутников, исследовательских самолетов, транспортных средств и даже приборов в рюкзаках.
Агентство по охране окружающей среды (EPA) отмечает, что после десятилетий снижения уровня приземного озона и твердых частиц в последние годы тенденция к снижению замедлилась. Проект LISTOS поможет предприятиям и сообществам лучше определить источники загрязнения воздуха и поведение их шлейфов, что позволит улучшить прогнозы качества воздуха в городах и регионах.
"Наша задача - лучше понять химические и метеорологические процессы, которые приводят к хронической проблеме озона на ветре от Нью-Йорка", - сказал Пол.
Результаты этого исследования будут доведены до сведения государственных и местных чиновников, ответственных за охрану окружающей среды, чтобы помочь им принять более эффективные решения, которые, в свою очередь, помогут снизить уровень загрязнения воздуха в районе Большого Нью-Йорка.
