Научными исследованиями прозрачности атмосферы в весенне-осенний период в центральной части Якутии, связанной с лесопожарной активностью на территории республики, занимаются в Институте космофизических исследований и аэрономии имени Ю.Г. Шафера СО РАН ФИЦ «ЯНЦ СО РАН».
О том, как ученые проводят исследования, мы поговорили с младшим научным сотрудником лаборатории оптики атмосферы ИКФИА имени Ю.Г. Шафера СО РАН ФИЦ «ЯНЦ СО РАН», старшим преподавателем эколого-географического отделения Института естественных наук СВФУ имени М.К. Аммосова, членом Отделения Русского географического общества в Республике Саха (Якутия) Михаилом Семеновичем Васильевым.
— Михаил Семенович, расскажите пожалуйста, с помощью каких приборов ведется наблюдение за состоянием прозрачности атмосферы?
— Мониторинг и анализ состояния прозрачности атмосферы мы определяем с помощью двух солнечных фотометров, один из которых — марки CIMEL CE-318, произведенный в Швейцарии и входящий в глобальную международную сеть АЭРОНЕТ (https://aeronet.gsfc.nasa.gov/) находится в селе Октёмцы Хангаласского улуса на полигоне «ШАЛ». Второй прибор — солнечный фотометр марки SP-9, произведен в России, в городе Томске и является разработкой Института оптики атмосферы имени В.Е. Зуева СО РАН. Он располагается в городе Якутске на кровле здания ИКФИА СО РАН.
— Как работают эти солнечные фотометры, что они записывают?
— Солнечные фотометры определяют аэрозольную оптическую толщу и интегральное влагосодержание атмосферы в различных диапазонах спектральных длин волн. Работают солнечные фотометры в автоматическом режиме с возможностью накопления соответствующей информации.
— Как определяется прозрачность атмосферы?
— Состояние прозрачности атмосферы мы определяем по данным аэрозольной оптической толще (АОТ) и следующей классификации:
I класс – чистая атмосфера, значения АОТ меньше 1-го квартиля (варианта, делящая совокупность на четыре равные части) выборки измерений.
II класс – типичная атмосфера, значения АОТ находятся между 1-м и 3-м квартилями указанной выборки, что соответствует 50% всех возможных состояний прозрачности атмосферы.
III класс – замутненная «грязная» атмосфера, АОТ превышает значение 3-го квартиля.
Такая классификация позволяет полнее характеризовать наблюдаемые изменения АОТ, поскольку использование только средних значений, зависящих от максимальных значений в выборке, не является корректным.
— Приводит ли задымленность из-за лесных пожаров к снижению температуры воздуха?
— По данным нашим многолетних наблюдений, загрязнение атмосферы частицами дымового пирогенного аэрозоля, в некоторых случаях приводит к охлаждению, а в некоторых случаях, наоборот, к нагреву воздуха. Исследования температурных эффектов, связанных с дымовым пирогенным аэрозолем должны иметь комплексный подход. Необходимо привлечение многопрофильных данных дистанционного зондирования, способные определять широкий спектр метеорологических элементов.
Кроме того, дым от пожаров снижает количество поступающей на землю солнечной радиации. По нашим данным, например, в мае 2008 года, когда в центральной части Якутии наблюдалось состояние атмосферы, относящееся к классу замутненная «грязная» атмосфера, зафиксировано уменьшение солнечной радиации в диапазоне от 16-37 Вт/м2. Из-за этого и люди, и животные, и растения недополучают жизненно необходимые составляющие солнечного излучения. Солнечный свет активизирует обменные процессы в организме, стимулирует работу коры головного мозга, улучшает эмоциональное состояние человека. Недостаток ультрафиолета приводит к ослаблению иммунитета, обострению хронических заболеваний и функциональным расстройствам нервной системы.
— В теплое время года наша атмосфера загрязняется в основном только из-за лесных пожаров?
— Преимущественно, да. Ежегодно по данным солнечного фотометра марки CIMEL CE-318, значения АОТ относящиеся к классу прозрачности атмосферы — замутненная «грязная» атмосфера, в среднем составляют от 25-30% общего числа дней наблюдения АОТ. Причиной замутненного состояния атмосферы являются очаги горения лесного массива (дымовой пирогенный аэрозоль) как в самой Якутии, так и в соседних регионах. Данный факт подтверждается корреляционной связью между лесными пожарами и значениями АОТ, относящимися к классу замутненная «грязная» атмосфера с использованием данных дистанционного зондирования и гибридной модели интегральной лагранжевой траектории отдельных частиц – HYSPLIT.
— Наблюдается ли какая-то цикличность в количестве и интенсивности лесных пожаров в Якутии?
— В целом, на территории Якутии мониторинг и анализ лесных пожаров ведется лишь с середины 20-го века. По накопленным за эти годы данным можно отметить факт того, что максимумы горимости лесов наблюдаются на фазе роста и спада солнечной активности, которая имеет 11-ти летний цикл периодичности. При анализе лесопожарной активности, так же необходим комплексный подход с многофакторным статистическим анализом и выявлением причинно-следственных связей.
— В чем, на Ваш взгляд, основная причина того, что лесные пожары в Якутии год от года принимают всё более катастрофический характер?
— Как известно, основными причинами возгорания лесного массива являются антропогенный и природный факторы. И если с человеческим фактором всё понятно и с ним можно бороться — это курение на природе, разведение костров, оставление легковоспламеняющегося мусора, битого стекла, из-за которого срабатывает эффект линзы, то с природным фактором всё несколько сложнее.
Природным фактором являются разряды молний. Причем разряд, попавший в дерево способен приводить к пожару даже спустя несколько дней после грозы. Ствол дерева может тлеть изнутри до 10 дней. На рост лесных пожаров влияет и изменения климата в целом и накопление валежника.
Для предотвращения таких катастрофических пожаров, свидетелями которых мы сейчас являемся, необходим комплексный подход к обнаружению, предупреждению и ликвидации очагов горения лесного массива, в том числе изменение текущего Федерального закона, в рамках которого тушению подлежат лишь лесные пожары, непосредственно угрожающие населенным пунктам, линиям электропередач и жизнеобеспечивающей инфраструктуре. К сожалению, с момента упразднения служб авиолесоохраны (штатного количества сотрудников, инвентаря и техники, должного финансирования), в регионах с наибольшей площадью территории и малой плотностью населения, как наша республика, лесные пожары, во многом, предоставлены сами себе.
В целом считаю, что в Республике Саха (Якутия) необходим единый «Центр» гелиогеофизических исследований, оснащенный многопрофильными приборами дистанционного зондирования и квалифицированными специалистами. Не исключено, что подобный «Центр» или на начальной стадии лаборатория, в перспективе, может сформироваться на базе общих усилий Правительства Республики Саха (Якутия), обособленных подразделений ФИЦ «ЯНЦ СО РАН» и ФГАОУ ВО «СВФУ имени М.К. Аммосова».