Интегральная оценка качества атмосферного воздуха в крупнейших городах России на основе данных TROPOMI (Sentinel-5P) за 2019-2020 гг.

Рассматривается уровень загрязнения атмосферного воздуха в пределах территории 20 крупнейших по численности городов России за 2019-2020 гг. Исходными данными исследования служат измерения TROPOMI (спутник Sentinel-5P) таких поллютантов, как оксид углерода, формальдегид, диоксид азота, диоксид серы и аэрозоли (индекс аэрозольного загрязнения). Измерения получены с помощью облачной платформы Google Earth Engine для геопространственного анализа данных, в которой представлены данные уровня L3, доступные для непосредственного анализа. Для интегральной оценки качества атмосферного воздуха разработан индекс TAQI (англ. Tropomi Air Quality іпйєх), результаты расчёта которого показали, что большая часть рассматриваемых городов (15 из 20) имеют низкий или повышенный уровень загрязнения. В структуре загрязняющих веществ основную роль играют формальдегид (35,7 %) и диоксид азота (26,4 %). Существенную долю занимает диоксид серы (16,4 %). Вклад оксида углерода и аэрозолей в среднем составляет 10,8 и 10,6 % соответственно. На загрязнение атмосферного воздуха в городах оказывают влияние как природные (пожары, пыльные бури) факторы, так и антропогенные (сезонные миграции населения, ограничения в связи с пандемией COVD-19). Оценка уровня загрязнения атмосферы в городских условиях на основе интегральных индексов с использованием дистанционных данных (на примере TAQI) представляется перспективным подходом и может рассматриваться как важное информационное дополнение для существующих наземных измерительных систем в рамках реализации мультисенсорной парадигмы.

The article considers the level of atmospheric air pollution of the 20 largest cities in Russia in 2019-2020. Data used for the study is initially collected by TROPOMI instrument (satellite Sentinel-5P), including measurements of carbon monoxide, formaldehyde, nitrogen dioxide, sulphur dioxide, and aerosol (aerosol index). The measurements were obtained using the cloud-based platform, Google Earth Engine, which presents L3 level data available for direct analysis. The Tropomi Air Quality Index (TAQI) integrates available TROPOMI measurements into a single indicator. The Tropomi Air Quality Index (TAQI) integrates available TROPOMI measurements into a single indicator. The calculation results showed that most of the cities under consideration (15 out of 20) have a low or higher than usual level of pollution. Formaldehyde (35.7 %) and nitrogen dioxide (26.4 %) play the main role in the composition of pollution particles. A significant share is occupied by sulphur dioxide (16.4%). The contribution of carbon monoxide and aerosol averages to about 10 %. Air pollution in cities is caused by both natural (wildfires, dust storms) and anthropogenic (seasonal migrations of the population, restrictions due to the COVID-19 pandemic) factors. Estimating atmospheric pollution levels in urban areas using an index based on remote data (such as TAQI) can be considered as an information valuable addition to existing ground-based measuring systems within the framework of the multisensory paradigm.