Мегаполисы учатся следить за собой

На вершине горы Вильсон в южной Калифорнии в горизонт всматриваются инфракрасные датчики, бесшумно фиксируя уровень углекислого газа над Лос-Анджелесом. А в городе учёные направляют в небо лазеры, измеряя ежесуточный рост и спад загрязнения воздуха. Другие приборы, установленные на небоскрёбах, следят за входящими и выходящими ветрами. Вскоре к ним присоединится специальный самолёт. К 2013 году, когда всё оборудование будет развёрнуто, воздух Лос-Анджелеса станет самым изученным в мире.

По данным ООН, города несут ответственность за 70% выбросов парниковых газов. Страны с наибольшей урбанизацией вносят и самый существенный вклад в изменение климата из расчёта на душу населения. Проекты, подобные лос-анджелесскому, позволят не только проверить прикидки на глазок, но и провести мониторинг эффективности местных и общенациональных экологических программ. Первые результаты, представленные на конференции Американского геофизического союза, обнадёживают: независимая верификация путём комбинирования измерений и моделирования возможна.

Проект возглавляет Райли Дарен из Лаборатории реактивного движения НАСА. Аналогичные программы осуществляются партнёрами в Париже и Сан-Паулу, а также Индианаполисе. Нужда во всестороннем мониторинге возникла в связи с появлением надежд на то, что многие страны введут обязательные ограничения на выбросы парниковых газов. Несмотря на то что мечты оказались напрасными, научный интерес к системам верификации и мониторинга только окреп.

Может показаться, что измерения воздуха в данном случае — банальная идея. Как бы не так. Необходимо отличать то, что выброшено, от того, что в атмосфере уже есть. Для этого надо хорошо знать местную метеорологию и уметь проследить, откуда взялось загрязнение.

При помощи государства и частных партнёров учёные надеются создать в Лос-Анджелесе 13 станций за полгода. Техника на небоскрёбах будет наблюдать за движением воздуха, в то время как с помощью воздушных шаров и лазеров будет измеряться граница между областью загрязнения и чистым воздухом над ней. Высота этой границы позволит определить объём воздуха, за которым надо следить, и тем самым сравнить выбросы с уже имеющимися уровнями углекислого газа. С каждым рассветом этот объём нагревается и растёт, смешиваясь с чистым воздухом и уходя за горы, окружающие мегаполис. Вся эта информация будет учтена при составлении модели локальных атмосферных процессов.

Пионером всё же был не Лос-Анджелес, а Индианаполис, где в 2010 году на двух высотках установили датчики и запустили самолёт. Это, кстати, идеальный город для эксперимента: небольшой, изолированный и плоский. Компьютерную модель для проекта разработал Кевин Гёрни из Университета штата Аризона. Она учитывает различные методы энергопотребления: промышленную деятельность на уровне отдельных строений и транспорт. Имитируется передвижение машин по городу в течение суток, при этом оценивается, какие виды топлива они сжигают. Вот так и получается картина, которая подсказывает, где трафик следует разгрузить и какие здания особенно энергонеэффективны.

Поскольку Лос-Анджелес взял на себя обязательство сократить к 2030 году выбросы на 35% по сравнению с 1990-м, подобные наработки оказались ему очень кстати. В перспективе — наблюдение за городом из космоса.