Пространственно-временные закономерности уровня загрязнения воздуха регионов Российской Федерации на основе спутниковых наблюдений

В результате выполнения работы был проведен анализ возможностей изучения пространственно-временных закономерностей уровня загрязнения воздуха регионов Российской Федерации с точки зрения технических характеристик спутниковых наблюдений и токсичности определяемых газов (Тронин и др., 2024б). На основе временных рядов среднемесячных содержаний экотоксикантов на основе спутниковых измерений за 2005-2023 гг. в слое нижней атмосферы создана база данных о концентрациях диоксидов азота и серы, оксида углерода, формальдегида и аэрозоля для каждого субъекта страны, изучены пространственно-временные закономерности изменений уровня загрязнения воздуха, построены статистические распределения концентраций экотоксикантов, вычислены тренды концентраций и определена их статистическая значимость. Были также получены данные о содержании водяного пара в атмосфере и солнечной радиации на поверхности Земли на территории субъектов России (Тронин и др., 2024а, 2025а, 2025б). Анализ данных показал явную связь высоких концентраций диоксидов азота и серы с городскими и промышленными агломерациями. Высокие концентрации аэрозоля и оксида углерода в большинстве случаев связаны с эмиссией от лесных пожаров. Для большей части субъектов отмечен рост содержаний диоксида азота и серы, аэрозоля и солнечной радиации, хотя в регионах с высоким содержанием диоксида азота таких как Москва, Санкт-Петербург, Московская и Ленинградская области наблюдается снижение концентраций этого газа. В большинстве регионов отмечается уменьшение среднегодовых концентраций формальдегида, угарного газа и водяного пара. В исследовании (Nerobelov et al, 2025) проведен численный эксперимент по моделированию газового и аэрозольного состава тропосферы на территории Дальнего Востока России, с фокусом на Амурскую область, для анализа возможных причин повышенного содержания газовых и аэрозольных загрязнителей. Согласно моделированию, причиной ухудшения качества воздуха могут являться сезонные лесные пожары (летом), наблюдающиеся на территории севера Амурской области, Забайкальского края и республики Якутия. Другой причиной ухудшения качества воздуха в области является перенос загрязнителя от антропогенных источников зимой, в том числе с территории северо-восточного Китая.
Исходя из спутниковых данных о концентрациях экотоксикантов в приземном слое атмосферы был составлен рейтинг субъектов России по величине комплексного показателя загрязнения атмосферного воздуха с учетом классов опасности загрязняющих веществ. Самая высокий уровень загрязнения экотоксикантами характерен для Москвы и Московской области с их чрезвычайно интенсивными транспортными потоками, а также для Свердловской области с высокоразвитой химической и металлургической отраслями промышленности. Второе место в рейтинге занимают промышленно развитые субъекты центра ЕТР и юга Западной Сибири. Наиболее низкие значения комплексного показателя загрязнения воздуха отмечаются в регионах на севере (например, Ненецкий и Чукотский автономные округа) и юге страны (Северокавказский регион, Республика Тыва), для которых характерна относительно невысокая плотность населения, менее напряженное движение транспорта и отсутствие высокоразвитой промышленности. С использованием кластерного анализа на территории страны были также выделены 7 районов со сходной структурой загрязнения воздуха различными веществами. При определении районов кроме объективного подхода к формированию групп субъектов использовались и экспертные оценки, учитывающие как общность физико-географических условий субъектов, так и сходство их социально-экономической структуры. Для решения конкретных практических задач районирование, приведенное в (Тронин и др., 2025в), может быть детализировано путем выделения дополнительных районов
Результаты работы подтверждают, что уровень загрязнения атмосферы конкретных субъектов, а также тенденции его изменения являются результатом комплексного воздействия как антропогенных факторов (интенсивности транспортных потоков, степени развития определенных отраслей промышленности и т.д.) так и природных условий, характеризующихся, например, высокой степенью пожароопасности.
Представленный в работе подход дает возможность определить место конкретного субъекта в общем рейтинге регионов России по степени загрязнения воздуха, выявить наиболее негативные факторы, определяющие место субъекта в этого рейтинге, проанализировать особенности структуры загрязнения воздуха в заданном регионе, установить их причины и принять соответствующие меры. Полученные пространственные и временные оценки экологической ситуации позволяют включить информацию о них в процессы принятия решений при разработке стратегии развития регионов России и определить оптимальные пути управления экологическими рисками. Результаты исследования могут быть полезны при реализации Национального проекта «Экология».
Работа выполнена в рамках проекта РНФ № 24-27-00156.