Спутниковые карты лесных пожаров в России

Лето 2010 года надолго запомнится жителям России небывало высокими температурами и беспрецедентной засухой, подобные которым не фиксировались ни разу за всю историю инструментальных метеонаблюдений (а это без малого 130 лет). Кое-где в западных и южных районах страны температура выросла до невиданной отметки в 42 градуса Цельсия, при этом целые области не видели дождя с начала лета. Это неизбежно привело к массовым возгораниям в лесных массивах, уже которую неделю испытывающим на прочность государственную службу по чрезвычайным ситуациям.

На этом фоне поражает небывало холодная для летних месяцев погода в северных районах и на большей части Сибири. Для исследования погодных аномалий, разделивших страну на две части — горячую и холодную, в NASA построили спутниковую карту (рис.1) температурных отклонений, наблюдавшихся на территории России в период с 20 по 27 июля 2010 г., который прямо предшествовал началу катастрофической ситуации с лесными пожарами. Отклонения рассчитывались на основании данных о температурах, полученных за аналогичные периоды 2000-2008 гг.

Рис.1 Спутниковая карта температурных аномалий на территории России, наблюдавшихся 20-27 июля 2010 г., в сравнении с периодом 2000-2008 гг. Согласно шкале, районы с температурой, превышающей среднестатистические показатели, окрашены в оттенки красного цвета, и наоборот — районы с необычайно холодной погодой получили оттенки синего цвета; моря и озера окрашены в нейтральный серый цвет. (Изображение NASA, построенное по данным спектрорадиометра MODIS исследовательского спутника Terra.)

В результате выгорания тысяч квадратных километров лесов в атмосферу с дымом попадает огромное количество вредных веществ, среди которых окись углерода (СО) имеет ключевое значение. Угарный газ представляет опасность для человека, так как в больших концентрациях приводит к тяжелому отравлению и даже смерти. Кроме того, монооксид углерода — парниковый газ, который вносит немалый вклад в глобальное потепление.

Атмосферный инфракрасный зонд (англ. Atmospheric Infrared Sounder — AIRS), установленный на научном спутнике NASA — Aqua, помогает отслеживать концентрацию и распределение СО в атмосфере над территорией России. AIRS предназначен для определения уровня загрязнения СО на высотах от 2 до 10 км, охватывающих среднюю часть тропосферы, но наиболее точные данные собираются для 5-километровой высоты. Показания прибора свидетельствуют, что наибольшая концентрация СО в атмосфере над горящими участками сосредоточена на высоте 5,5 км, оптимальной для переноса СО на огромные расстояния.

На рис.2 изображена спутниковая карта распределения СО в атмосфере 21 июля 2010 г., из которого следует, что наибольшие концентрации СО были связаны с районами Восточной Сибири. Эта картина резко контрастирует с картой распределения СО на 1 августа 2010 г., представленной на рис.3, где концентрация СО зашкаливает уже на противоположном конце страны — над огромными территориями на западе и в центре России, объятых к этому времени очагами многочисленных лесных пожаров.

Рис.2 Спутниковая карта концентрации окиси углерода в атмосфере 21 июля 2010 г. по данным атмосферного инфракрасного зонда AIRS. (Изображение Aqua/NASA.)

Рис.3 Спутниковая карта концентрации окиси углерода в атмосфере 1 августа 2010 г. по данным атмосферного инфракрасного зонда AIRS. (Изображение Aqua/NASA.)

Дополняют картину распределения СО в атмосфере данные прибора MOPITT, установленного на другом спутнике NASA — Terra. MOPITT (англ. Measurement of Pollution in the Troposphere) измеряет содержание загрязняющих веществ на высотах от 2 до 8 км. На рис.4 представлена спутниковая карта загрязнения окисью углерода данного слоя тропосферы за период с 1 по 8 августа 2010 г. Как видим, практически вся европейская часть России, включая Москву, попадает в огромную зону с повышенной концентрацией СО. При этом, чем выше концентрация угарного газа в атмосфере, тем насыщеннее становятся оттенки красного цвета на карте (серый цвет связан с зонами, не охваченными измерениями). Единицей измерения концентрации является количество частей газа на миллиард объемных частей воздуха (ppbv).

Рис.4 Спутниковая карта загрязнения окисью углерода тропосферы на высотах 2-8 км за период с 1 по 8 августа 2010 г. (Изображение Terra/NASA.)

На рис.5 показан общий уровень поступления СО (в мегатоннах) в атмосферу с территории западных областей России в период с начала лета и по 1 августа 2010 г. (кривая красного цвета, построенная по данным зонда AIRS спутника Aqua). Эти показатели сравниваются с данными наблюдений за 2002 г. (синяя кривая, построенная по данным прибора MOPITT спутника Terra) и 2009 г. (зеленая кривая — данные AIRS/Aqua). В качестве базового принят 2009 г., когда наблюдался нормальный уровень сезонных колебаний поступления в атмосферу СО, который контрастирует с графиком за 2002 г., когда был всплеск пожаров на торфяниках.

Рис.5 Сезонные изменения уровня поступления окиси углерода в атмосферу над территорией областей в западной части России за 2002, 2009 и 2010 гг. (Изображение NASA.)

Как видим, 1 августа 2010 г. уровень поступления СО в атмосферу почти сравнялся с максимальными показателями 2002 г. Однако, темпы наблюдаемого сегодня роста выброса СО в атмосферу, которые соответствуют 700 тысячам метрических тонн в сутки, примерно в 3 раза выше показателей 2002 г. Таким образом, вскоре следует ожидать установления нового печального рекорда по загрязнению атмосферы окисью углерода.

Научно-популярный блог «Просто о науке» http://prostonauka.com по материалам NASA