О пользе детства на открытом воздухе

Интервью с Муратом Ислемгалеевичем Нахаевым – метеорологом ФГБУ «Гидрометеорологический научно-исследовательский центр Российской Федерации, председателем Совета молодых учёных и специалистов Гидрометцентра РФ.

Основные направления работы М.И. Нахаева – прогноз загрязнения воздуха, прогноз общего содержания озона и ультрафиолетовой облученности, исследование особенностей термической структуры нижних слоев атмосферы по данным микроволновых измерений.

«…Наши успехи во многом стали следствием требовательности преподавателей…»

Я родился в Краснопартизанском районе Саратовской области. Что запомнилось, может быть, в первую очередь, так это то, что мы, дети, были постоянно на природе. Летом – прогулки на реку с рыбалкой, футбол, зимой – опять-таки прогулки, игра в снежки, стали постарше – принялись играть в хоккей. Дома в нашем посёлке были в своём большинстве одноэтажные, и теперь я понимаю, какое это преимущество – когда из своего дома выходишь прямо на природу, минуя всякие лестницы и лифты. Потом человек переселяется в большие города, в многоквартирные дома, пользуется лифтами и лестницами и становится более оторванным от природы. С этим ничего не поделаешь, но если в детстве у тебя был опыт жизни на природе – это здорово!

И школа у нас была хорошая. Класс сильный и, по нашим сельским обстоятельствам, небольшой, а преподаватели – знающие. Теперь понимаю, что в этом нам повезло. Был большой соревновательный момент, конкуренция за отметки, это людей взбадривает на работу. В выпускном классе нас было всего семь человек, и преподаватели в каждого из нас душу вкладывали.

Стал думать, на кого учиться дальше. С раннего детства увлекался техникой, было интересно, как действуют разные машины, в том числе сельскохозяйственные. Отец на этой технике тогда работал, и я, понятное дело, машины и трактора любил. По окончании школы решил поступить в Саратовский институт механизации сельского хозяйства. Но уже после разговора с деканом появились сомнения – он честно сказал, что мне нужно претендовать на более высокий уровень. Предметы на интересующие меня специальности тогда сдавали одинаковые – математика, физика, русский язык. И я решил поступать в Саратовский государственный университет, тем более что моя сестра там уже училась на географическом. Мне сначала хотелось поступить на физический факультет, но потом все же решил идти на географический, на метеорологию. Почему? Возможно, потому, что с детства у меня были близкие отношения с природой. Да и экзамены на разные факультеты сдавали в один день, удобно.

Учиться было интересно и трудно. Уже говорил, что класс в школе у нас подобрался сильный, так и группа в университете была сильная и дружная – в ней было немало школьных медалистов. Хотя группа по ходу курсов сокращалась – кого отчисляли, кто сам уходил. Но выпуск наш был и есть неплохой – небольшой, 12 человек, но теперь из них двое кандидаты наук, ещё двое на подходе…

Наши успехи во многом стали следствием требовательности преподавателей. Как сейчас помню, уже покойную ныне, Веронику Михайловну Архангельскую, которая вела у нас первые четыре семестра высшую математику. Про нее буквально ходили легенды, сдавать ей зачёты и экзамены было очень трудно. Восемь человек у нас отсеялось за первые два курса во многом из-за неуспехов именно в высшей математике. И мудрые старшекурсники нам говорили – главное, пройти предмет Вероники Михайловны, потом легче будет. Был у нас преподаватель помоложе, по теоретической механике, Лев Ильич Могилевич, так он говорил, что Вероника Михайловна преподавала в этом вузе ещё его отцу, и так же строго…

Запомнились практики. Они проходили в Саратовском аэропорту, в НИИ сельского хозяйства «Юго-Восток», в Саратовском гидрометцентре. Наиболее запомнилась практика после первого курса, на университетских метеоплощадках. Тогда я понял, что это такое – микрометеорология, или, как чаще говорят, городская метеорология, когда ты исследуешь климат на улице, во дворе, на крыше дома. И на крыше нашего университета мы производили измерения, всё было направлено на то, чтобы мы умели использовать основные приборы – анемометр, который показывает скорость ветра, психрометр, измеряющий влажность, ну и, конечно, термометры – максимальный, минимальный и обычный. Сейчас у метеорологов новые приборы, такие электронные «чёрные ящики», но у старой техники тоже есть своя прелесть.

Были преподаватели, которые «заражали» нас мечтой о дальних странствиях – в частности, Александр Богданович Рыхлов утверждал, что мечтой каждого метеоролога является работа в Антарктиде. Хотелось туда, и сейчас хочется. Мечты остаются, но главное дело, которое у тебя постоянно перед глазами и под руками, это твоя повседневная работа.

«Загрязнение атмосферы – тема весьма актуальная…»

По направлениям дипломных исследований мы определились уже на втором курсе, так в вузах нечасто бывает. Меня, как и в детстве, влекло к технике, к приборам, уже метеорологическим. Но получилось так, что преподаватель, который занимался этой темой, уже набрал достаточное количество студентов. И я взял другую тему, которая определила мои научные интересы на долгие годы. Это загрязнение атмосферы – тема весьма актуальная. Руководителем дипломного проекта была Галина Александровна Пужлякова, которой, увы, уже нет с нами. У неё я писал и курсовую, и диплом. Работа была тесно связана с практикой, с городской жизнью. Мы ходили на улицы, на перекрёстки, определяли типы автомобилей и их количество, объемы двигателей и топливо – и с помощью специальной модели вычисляли, как концентрация вредных для здоровья человека выбросов распределяется по территории города.

Система мониторинга загрязнения городской атмосферы у нас действует довольно давно, уже несколько десятилетий горожанам знакомы серебристые металлические ящики ПНЗ – пункты наблюдения за загрязнением атмосферы. Система там простая, вроде пылесоса, который забирает воздух и вместе с ним разную дрянь, которая в воздухе содержится, и эти пробы регулярно исследуются. Измерения проводятся регулярно, обычно четыре раза в сутки. Сейчас есть уже более совершенные аппараты, без «пылесосов», которые непрерывно и круглосуточно проводят мониторинг качества воздушного бассейна городов. Загрязнение городской атмосферы – тема моей кандидатской диссертации, конкретно она звучит так: «Особенности термической структуры нижних слоёв атмосферы в Московском мегаполисе по данным микроволновых измерений».

«Если в большом автомобиле едет один человек – это преступление перед экологией…»

Городская атмосфера очень интересна. Уровень загрязнения воздуха сильно меняется как ото дня ко дню, так и в течение суток, и определяющим фактором здесь являются метеоусловия. 85 процентов всех вредных выхлопов в Москве происходит от автомобильного транспорта, всё-таки, в столице три миллиона автомобилей. Не хочу показаться слишком категоричным, но, по-моему, если в большом автомобиле со значительным объёмом двигателя едет один человек – это преступление перед экологией. И пробки отсюда же происходят – машины в них стоят, но двигатели-то у них работают!

Вообще, разные источники загрязнения больше всего вредят атмосфере из-за разных метеоусловий. Например, если вовсю работает завод или ТЭЦ с трубами, из которых идёт дым – то причиной загрязнения околоземного воздуха, которым мы дышим, является сильный ветер, потому что он прибивает дым к земле. Однако загрязнение атмосферы от автомобилей сильный ветер, наоборот, разгоняет. Для Москвы, как и для любого большого города, самое плохое сочетание условий – слабый ветер и сильная инверсия температуры по высоте. Если в обычных условиях температура с высотой падает, примерно на 0,6 – 1 градус на сто метров, то при инверсии происходит наоборот, температура с высотой повышается! Например, при чистом небе нагретая за день земля ночью быстро остывает, а на высоте в несколько десятков, до сотен метров, температура остаётся высокой, и всякая «грязь» оседает вниз, туда, где мы живём и, следовательно, дышим. Обычно городской воздух бывает самым грязным от девяти вечера до девяти утра – это не все знают.

Да, Москва – интересный город. В частности, повышенная теплоотдача и высокие строения и другие факторы приводят к тому, что в нижних слоях происходит активное перемешивание воздуха – то есть городская атмосфера сама себя очищает, саморегулируется! В целом ПДК, или предельно допустимая концентрация вредных веществ, превышается нечасто, дней 50-60 в году. Но это, конечно, не означает, что не нужно переходить на более экологически чистое топливо и на автомобили с менее чадящими двигателями.

Климат влияет на большой город – но и большой город влияет на климат. Из-за явления, которое называется «городской остров тепла» (нагревание атмосферы от автомобилей, предприятий, систем отопления домов), разница в температуре между центром и окраинами Москвы может достигать 14 градусов – на расстоянии каких-нибудь 10 километров! Это очень большая температурная разница, она примерно вдвое больше, чем разница температур на атмосферном фронте. И, понятно, она влияет на погоду, а наша задача – предсказывать эти влияния, понимать, как именно город «делает погоду» внутри себя.

«…Бывают вещества, которые в малых количествах полезны, а в больших представляют собой яды. Озон – одно из них…»

С 2007 года наша лаборатория, можно сказать, с особым пристрастием занимается одним очень интересным и очень вредным веществом – это приземный озон, который генерируется в атмосфере под воздействием солнечной радиации из молекул окислов азота. Озон вообще-то принято считать полезным веществом, он выводит окислы, и многим нравится его особый запах, который бывает после сильной грозы (и, кстати, иногда около ксероксов и другой офисной техники). Но бывают вещества, которые в малых количествах полезны, а в больших представляют собой яды. Озон – одно из них, и, когда его много, этот сильный окислитель вредит людям, животным и растениям. Больше всего его образуется летом, в ясные солнечные дни при температуре 25 – 27 градусов, то есть в погоду, которая считается очень хорошей, и максимальная концентрация наблюдается около 16 часов. Мы разрабатываем новые методы прогнозирования повышения концентрации приземного озона, сейчас готовим технологии прогноза ультрафиолетового индекса. Это единица измерения жёсткого ультрафиолета, от которого нас, собственно защищает озоновый слой. Но для этой защиты озона должно быть много в стратосфере, а здесь, внизу, его излишек ни к чему…

Сейчас приземный озон считается веществом первого класса опасности. Всего Всемирная организация здравоохранения, ВОЗ, выделяет пять таких веществ и рекомендует вести их постоянный мониторинг. Кроме озона, это диоксид серы, угарный газ, окислы азота и так называемые PM-10 – взвешенные вещества, частицы которых имеют размеры менее 10 микрометров (одна миллионная часть метра). Их вред состоит в том, что они, если уж попали в организм, не выводятся из него, а накапливаются там. Всё это «добро» содержится и в промышленных выбросах, и в выхлопных газах, и в табачном дыме. Сотрудница нашей лаборатории, аспирантка Анна Александровна Глазкова, занимается именно веществами PM-10.

Сейчас в Гидрометцентре работают примерно 70 молодых учёных и специалистов – из общего количества сотрудников около четырёхсот человек. Может показаться, что это не очень большая прослойка. Например, в ВИАМе, с молодыми учёными и специалистами которого мы сотрудничаем, процентная доля молодёжи гораздо больше. Но лет 10-15 назад молодёжи у нас, как и в других научных центрах, почти совсем не было! В 2010 году мы решили воссоздать Совет молодых учёных и специалистов. Получили полную поддержку руководства. Определили наши проблемы, направления работы. Главная проблема это, конечно, жильё. Здесь определённый опыт накопили молодые учёные и специалисты академических институтов, они выходили с соответствующим предложением в Правительство РФ и, насколько мне известно, получили некоторые льготы. Надо активнее работать в этом направлении и нам. В частности, сейчас в Госдуме прорабатывается новый Закон о кооперативах, и Совету молодых ученых и специалистов Ассоциации государственных научных центров надо тщательно разобраться, что полезного мы можем получить от этого Закона для себя.

Работаем и в других направлениях. Совсем недавно в Москве прошёл Фестиваль науки, в нём участвовали многие научные центры, но наш центр – единственный, который участвовал в мероприятиях, проводимых в рамках этого Фестиваля в Экспоцентре! Главная заслуга в этом, считаю, нашей молодёжи, в частности, Сергея Мартынова, Леонида Ананьева, Анны Глазковой. Среди других наших дел – выезды за город, спортивные соревнования (я, например, мимо мяча спокойно пройти не могу).

В заключение стоит сказать, что среди государственных научных центров наш ГМЦ занимает несколько особое положение. Род нашей научной деятельности уж больно непохожий на другие, например, материаловедам из разных центров легче найти между собой общий язык. Мы же активно взаимодействуем, например, с Институтом физики атмосферы Академии наук, потому что сфера нашей работы во многом общая. Но мы должны развивать контакты и в рамках АГНЦ, активно участвовать в работе недавно созданного Совета молодых ученых и специалистов. Проблемы молодёжи разных центров во многом общие, значит, и решать их надо вместе.

Основные публикации и проекты М.И. Нахаева за последние годы

1. Кузнецова И.Н., Нахаев М.И., Лезина Е.А., Семутникова Е.Г., Хайкин М.Н. Особенности загрязнения воздуха Москвы при неблагоприятных метеорологических условиях в холодное время года// Международная конференция по измерениям, моделированию и информационным системам для изучения окружающей среды и семинар "Организация комплексного мультидисциплинарного исследования климатических "горячих пятен" в Северной Евразии", Томск, 2004, с. 71.

2. Хайкин М.Н., Кадыгров Е.Н., И.Н. Кузнецова, М.И. Нахаев. Влияние аэрозоля на термический режим пограничного слоя атмосферы по данным микроволновых дистанционных измерений профилей температуры в Москве и пригороде// Труды IV Всероссийской научной конференции «Физические проблемы экологии» Москва, 2004,. с. 179-180.

3. Нахаев М.И., Кузнецова И.Н., Лезина Е.А. Влияние инверсии температуры на уровень загрязнения воздуха// Труды IХ Всероссийской конференции «Состав атмосферы и электрические процессы», Борок, 2005, c. 27.

4. Kuznetsova I., Lezina E., Nakhaev M. et al. Features of urban air pollution during adverse meteorological conditions in Moscow // Proceedings of the 5th International conference on urban air quality, 29-31 March 2005, Valencia, Spain.

5. Нахаев М.И., Шалыгина И.Ю., Лезина Е.А. Загрязнение воздуха в периоды продолжительных зимних инверсий температуры//Труды Х Всероссийской конференции «Состав атмосферы. Климатические эффекты. Атмосферное электричество», Москва, 2006, c. 21-22.

6. Нахаев М.И. Исследования условий формирования городского острова тепла и его влияния на загрязнение приземного воздуха//Международная конференция по проблемам гидрометеорологической безопасности, Москва, 2006, c. 72.

7. Kadygrov E., M. Khaykin, E. Miller, I. Kuznetsova, M. Nakhaev. Study of Urban heat island on the basis of stationary and mobile microwave temperature profilers data// Proc. of 6-th International conference on Urban climate, June 12-16, Goteborg, Sweden, 2006, pp. 160-163.

8. Nakhaev M.I., Shalygina I.Yu., Lezina E.A. Winter episodes of high air pollution in Moscow// International conference on environmental observations, modeling and informational systems «ENVIROMIS 2006», Tomsk, 2006, p. 114.

10. Нахаев М.И., Кузнецова И.Н., Хайкин М.Н. Сезонные особенности термической структуры пограничного слоя атмосферы в крупных городах// Международный симпозиум «Физика атмосферы: наука и образование». Санкт-Петербург, 2007, c. 253-255.

11. Шалыгина И.Ю., Кузнецова И.Н., Нахаев М.И., Лезина Е.А., Звягинцев А.М. О прогнозировании приземного озона в большом городе (на примере Москвы)// Оптика атмосферы и океана, Том 20, 2007, № 07, c.651-658.

12. Кузнецова И.Н., Зарипов Р.Б., Константинов П.И., Нахаев М.И., Шакина Н.П., Шалыгина И.Ю., Лезина Е.А. Прогнозирование качества воздуха – конечная цель мониторинга состава атмосферы// Всероссийская конференция «Развитие системы мониторинга состава атмосферы», Москва, 2007, c.108.

13. Kuznetsova I.N., Khaikine M.N., Nakhayev M.I. The mean yearly temperature lapse rates in the urban atmospheric boundary layer (ABL) on microwave sounding data// Research Activity, 2007, p. 2.

14. Нахаев М.И. Количественные характеристики устойчивости городского пограничного слоя атмосферы// Труды ХI Всероссийской конференции «Состав атмосферы. Атмосферное электричество. Климатические эффекты», Нижний Новгород, 2007, c. 40.

15. Горчаков Г.И, Исаков А.А., Кадыгров Е.Н., Кузнецова И.Н., Аношин Б.А., Лезина Е.А., Нахаев М.И. Анализ атмосферных процессов в эпизодах высокого газового и аэрозольного загрязнения воздушного бассейна московского региона// Тезисы докладов 14-й рабочей группы "Аэрозоли Сибири", 2007, Томск, ИОА СО РАН, c. 18.

16. Нахаев М.И., Кузнецова И.Н. Условия формирования экстремальных значений городского острова тепла в московском мегаполисе// XII Международная конференция молодых ученых «Состав атмосферы. Атмосферное электричество. Климатические процессы», Борок, 2008, c. 99.

17. Кузнецова И.Н., Артамонова А.А., Нахаев М.И., Шалыгина И.Ю., Смирнова М.М., Мазурин Н.Ф., Хайкин М.Н. Сравнительный анализ данных высотных наблюдений (Обнинск, Останкино) и микроволновых измерений профилей температуры// Всероссийская научная конференция «Исследование процессов в нижней атмосфере при помощи высотных сооружений», Обнинск. 2008, c. 65-69.

18. Кузнецова И.Н., Нахаев М.И., Шалыгина И.Ю., Звягинцев А.М., Лезина Е.А. Изменчивость стратификации примесей в нижней атмосфере как индикатор атмосферных процессов// Всероссийская научная конференция «Исследование процессов в нижней атмосфере при помощи высотных сооружений», Обнинск. 2008, c. 158-161.

19. Нахаев М.И., Кузнецова И.Н., Хайкин М.Н. Среднегодовые характеристики термической устойчивости в городском пограничном слое атмосферы по данным микроволновых измерений.// Труды Гидрометцентра России, 2008, вып. 342.- с. 88-97.

20. Кузнецова И.Н., Нахаев М.И., Шалыгина И.Ю., Лезина Е.А. Метеорологические предпосылки формирования зимних эпизодов высокого загрязнения воздуха в г. Москва// Метеорология и гидрология, 2008, № 3.- с.48-59.

21. Summertime low-level jet characteristics measured by sodars over rural and urban areas Meteorologische Zeitschrift, Vol. 18, No. 3, 289-295 (June 2009) Open Access Article //M. Kallistratova, R.D. Kuznetsov, D.D. Kuznetsov, I.N. Kuznetsova, M.I. Nakhaev, G. Chirokova

22. Кузнецова И.Н., Коновалов И.Б., Глазкова А.А., Нахаев М.И., Зарипов Р.Б., Лезина Е.А., Звягинцев А.М., Бикманн М. Наблюдаемая и рассчитанная изменчивость концентрации взвешенного вещества РМ10 в Москве и Зеленограде // Метеорология и гидрология. 2011. № 3. С. 48-60.

23. Comparison of vertical profiles of the temperature and wind speed in the rural locality and at the urban stations. Nakhayev M.I., Kuznetsova I.N., Khaykin M.N., Artamonova A.A., Yushkov V.P., Lezina E.A., Mazurin N.F. The seventh International Conference on Urban Climate, 29 June - 3 July 2009, Yokohama, Japan

24. Количественные показатели влияния большого города на термическую структуру атмосферного пограничного слоя по данным дистанционных измерений Кузнецова И.Н., Кадыгров Е.Н., Нахаев М.И., Миллер Е.А. Всеросс. конференция, XVIII Рабочая группа "Аэрозоли Сибири", Томск 29.11-2.12.2011,

25. Особенности распределения ОСО на территории России по данным ИСЗ (2005-2009 гг) и их использование для оценки опасности ультрафиолетовой облученности Л.Б. Ананьев, И.Н. Кузнецова, М.И. Нахаев Труды Гидрометцентра России 2010

26. Особенности общего содержания озона и циркуляции в нижней стратосфере в зимне-весенний период 2011 года Ананьев Л.Б., Звягинцев А.М., Кузнецова И.Н., Нахаев М.И. Труды Гидрометцентра России №347, 2012, С.44-60

27. Метеорологическая модель прогноза общего содержания озона над территорией Российской Федерации. XVI международная школа-конференция молодых ученых. Состав атмосферы. Атмосферное электричество. Климатические эффекты. Нахаев М.И., 2012, Стр. 77

Интервью провёл и подготовил для публикации кандидат филологических наук,

доцент М.И. Никитин.