Примерно так выглядит «дыхание города». Синее пятно ширится с приближением часа пик, к ночи угасает. Угарный газ, оксиды азота, сажа — всё, чем чадит транспорт. Это часть математической модели, показывающей атмосферу Новосибирска. Какие вредные примеси в ней находятся, как туда попадают и как трансформируются — эти экологические вопросы вплотную занимают умы математиков.
«Надо ставить задачу помочь сибирским городам, поскольку города индустриальные, промышленность нужна, её нужно и развивать, и расширять. Вот нам важно понимать, что делать с загрязнениями», — отмечает директор Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН Михаил Марченко.
Очевидно, без тандема с химиками создать столь масштабные модели невозможно. Галина Дульцева и Сергей Дубцов — настоящие детективы-химики. Они регулярно ведут мониторинг воздуха на семи контрольных точках Новосибирска, отслеживая выбросы автомобилей, котельных и ТЭЦ. Учёные не только замеряют текущие показатели, но и ведут «расследования»: каким был воздух до измерений или каким он станет.
«Ну, например, выброшено небольшое количество фенола. Это бывает, например, на предприятиях, производящих пластмассу. И этот фенол в атмосфере преобразуется в фенолы. А вот бензофеноны — это уже вещества первого класса опасности, то есть вот такие механизмы нужно отслеживать», — поясняет кандидат химических наук, старший научный сотрудник Института химической кинетики и горения СО РАН Галина Дульцева.
«Основная задача — усвоить эти данные измерений и в глобальном смысле предсказать, что будет завтра или послезавтра в конкретных метеорологических условиях в конкретном городе», — добавляет кандидат химических наук, старший научный сотрудник того же института Сергей Дубцов.
Важные задачи таких моделей: опираясь на метеоусловия (ветер, влажность, температуру), предлагать сценарии развития ситуации, вплоть до оценки воздействия качества воздуха на здоровье людей.
«Возможности модели позволяют с относительно высокой степенью вероятности идентифицировать загрязнитель — будь то объект энергетики, промышленное предприятие или что-то иное», — отмечает корреспондент Олеся Герасименко.
При этом наши учёные знают о состоянии атмосферы Красноярска даже больше, чем о Новосибирске. В будущем году они планируют представить цифровой двойник этого города. Модель позволяет «включить» или «выключить» тот или иной загрязнитель, предсказать, когда город накроет режим «чёрного неба», и предложить решение экологической проблемы.
«Сейчас более реалистично воздействовать на источники. То есть, если ситуация возникает, выбросы можно чуть-чуть прикрутить. Потом есть вопросы, связанные, например, с Енисеем: насколько он усиливает эффекты "чёрного неба"», — говорит заместитель директора Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН Алексей Пененко.
Цифровые двойники — стражи экологии — уже есть у ряда мегаполисов: в США, Китае, а в России — в Москве. Наши учёные уверены: такие модели нужны и сибирским городам. Они готовы помогать и предлагать свои решения.
