Валидация WRF-Chem моделирования антропогенного вклада Санкт-Петербурга
в содержание СО2

Увеличение содержания СО2 в атмосфере, вызванное антропогенными эмиссиями газа в основном с территорий крупных городов (~70%), указывает на актуальность независимых и высокоточных измерений данных эмиссий. Сегодня существуют и совершенствуются методики по оценке антропогенных эмиссий СО2 с помощью различных типов измерений содержания газа (наземных, спутниковых и т.д.) и решения обратной задачи атмосферного переноса. Точность решения обратной задачи в большой степени зависит от качества численного моделирования атмосферного переноса. Соответственно валидация моделей переноса атмосферной химии перед их использованием для оценки эмиссий является важной задачей. Целью данного исследования является оценка возможностей численной модели WRF-Chem воспроизводить измеренные антропогенные вклады Санкт-Петербурга в содержание СО2.
На первом этапе сопоставлялись данные численного моделирования и измерения приземного отношения смеси СО2, скорости и направления ветра в Петергофе (Санкт-Петербург, Россия) и Хельсинки (Финляндия). Показано, что результаты моделирования неплохо согласовались с измерениями (среднее отклонение -1.2 – 3.3 ppm, -1.4 – -0.8 м/с, -20.3 – -13.9°), но данные WRF-Chem соответствовали измерениям в Петергофе лучше, чем в Хельсинки. Возможно это было связано с тем, что финская измерительная станция находится в городе и подвержена антропогенному воздействию в большей степени, чем измерения в Петергофе. Мы выяснили, что данные моделирования отношения смеси СО2 у поверхности Земли с инвентаризационной базой данных эмиссий СО2 ODIAC согласовались с измерениями заметно лучше, чем при использовании данных об эмиссиях EDGAR (среднее отклонение -1.2 – 3.3 ppm vs -8.8 – -8.6 ppm).
На втором этапе сравнивались антропогенные вклады Санкт-Петербурга по данным WRF-Chem моделирования и измерений, проведенных в рамках кампании EMME (Makarova et al., 2021). Было выявлено, что в 6 из 9 лучших дней наблюдений ЕММЕ данные моделирования повторяли измеренный антропогенный вклад Санкт-Петербурга в содержание СО2. Показано, что в дни, когда WRF-Chem не удалось повторить измеренный антропогенный вклад мегаполиса, вклад от граничных условий был преобладающим. Это может говорить либо о заниженных априорных эмиссиях СО2, либо о завышенных химических граничных условиях.