Анализ загрязненности снежного покрова города Мурманск

Зимние космические снимки оптического диапазона высокого и сверхвысокого разрешения служат надежным источником информации о наличии загрязнений местности промышленными предприятиями. Порт Мурманск, где выполняется перегрузка угля в черте города, является сильным загрязнителем прилегающей жилой территории. Руководство порта предпринимает меры по уменьшению влияния угольной пыли на экологическую обстановку города. Опираясь на космические снимки, можно проанализировать пространственную и временную динамику загрязненности снежного покрова за последние годы.
Для анализа загрязненности снежного покрова были рассчитаны значения альбедо для марта-начала мая 2017-2020 г. по данным Sentinel-2 MSI. Анализ собранных космических снимков показал, что в конце апреля – начала мая наблюдается максимальная загрязненность снежного покрова угольной пылью. Если значения альбедо в конце марта в среднем превышают 0,6 (для таких районов города, как поверхность озера, открытые площадки), то в конце апреля значения уже не превышают 0,2 для большей части города. Это связано с тем, что при таянии снежного покрова на его поверхности скапливаются частички угольной пыли, что приводит к существенному увеличению концентрации загрязнителя на поверхности снега и, как следствие, уменьшению значений альбедо.
Наличие детальной цифровой модели местности, построенной по данным SPOT-6, позволило проанализировать зависимость значений альбедо снега от высоты местности. Для этого была создана сеть точек, расположенных по всей территории города Мурманск. Точки выбирались на больших открытых площадках (поляны в парках, скверах и тп.) таким образом, чтобы исключить влияние теневых зон в районе многоэтажных зданий. Для каждой точки извлекались значения альбедо, рассчитанных по снимкам в марте-апреле, и значения абсолютной высоты. На следующем этапе проводился анализ изменения значения альбедо с высотой для всего города. В результате установлено, что с увеличением абсолютной высоты местности происходит постепенное увеличение значений альбедо. Влияние высоты заканчивается на отметке 120 м – для точек с большей абсолютной высотой значения альбедо можно считать стабильными в пределах всего города. Такая закономерность отмечается только при сопоставлении спутниковых измерений, полученных в конце апреля (при максимальных концентрациях угольной пыли в снежном покрове), и наблюдается для центральной и южной части города
Анализ зависимости значений альбедо от высоты местности был выполнен и для территорий к северу и западу от Мурманска (в районе города Североморска и в губе Ура). Для этого были использованы спутниковые измерения альбедо по данным Sentinel-2 MSI и цифровая модель рельефа ArcticDEM. Для рассматриваемых районов зависимость значений альбедо от высоты местности не установлена.
Таким образом, выполненный анализ значений альбедо показывает, что на экологическую обстановку города Мурманск сильное влияние оказывает морской порт, деятельность которого приводит к сильным загрязнениям городской среды угольной пылью. Это, в свою очередь, негативно сказывается на здоровье местных жителей.
* Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-05-60221