«Наука в Сибири» УНИКАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ
|
В ходе выполнения проекта будет установлена мачта высотой 300 метров в 25 км от берега Енисея (в 500 км севернее Красноярска) для проверки предположения, что значительные тренды в атмосферно-экосистемном обмене происходят в результате потепления, наблюдаемого в прошлые десятилетия. В ходе исследования планируется измерение соотношения стабильных изотопов, которые позволят различить антропогенные и биологические потоки. Эти измерения включают в себя изотопы
Что дальше?
Сергей ВЕРХОВЕЦ: Дальнейшее моделирование атмосферных и биогеохимических процессов послужит основой для интерпретации атмосферных наблюдений и свяжет их с сезонной и межгодовой изменчивостью растительности. Таким образом, дополнительным результатом проекта будет создание инструмента для прогнозирования изменений физического и химического состояния сопряженной системы: атмосфера наземные экосистемы.
А можно немного поподробнее об истории рождения проекта?
Евгений ВАГАНОВ: Выполнение проекта «Отклик биогеохимических циклов на изменения климата в Евразии» связано с насущной необходимостью оценки экологических последствий глобальных изменений климата, причиной которых является увеличение эмиссий углекислого газа и сопутствующих парниковых газов в атмосферу Земли. Мировое сообщество поставило перед собой задачу минимизировать возможные негативные последствия глобального потепления климата. С этой целью в 1992 г. в Рио-де-Жанейро была принята рамочная Конвенция ООН по изменению климата. Спустя пять лет в г. Киото (Япония) подписан протокол к Конвенции, установивший количественные обязательства стран-участниц по сокращению выбросов парниковых газов (установлены квоты). Благодаря принятию рамочной Конвенции и Киотского протокола сложилась ситуация, когда Россия может внести свой вклад в исследования глобальных изменений климата и получить существенные экономические выгоды. В протоколе предусмотрено, что удаление двуокиси углерода из атмосферы природными экосистемами-поглотителями засчитывается в счет выполнения показателей снижения выбросов.
Вклад тайги в мировой сток углерода 20 процентов!
Почему именно нашим, сибирским лесам мировое сообщество стало уделять такое пристальное внимание?
Евгений ВАГАНОВ: Вообще, реализация Киотских соглашений напрямую связана с недостатком научных данных о мощности и распределении в планетарном и региональном масштабах лесных экосистем, ответственных за поглощение углерода. Сложность решения данной проблемы связана с отсутствием (пока!) системы крупномасштабного долгосрочного мониторинга концентраций и состава парниковых газов в приземных слоях атмосферы и поведения природных экосистем. В этом свете особую роль играют бореальные леса Сибири. Они составляют около 1/5 мировой лесопокрытой площади, их вклад в глобальную первичную продуктивность оценивается на уровне 20%, а потенциал в связывании углерода может быть и выше. Необходимость всестороннего изучения бореальных лесных экосистем Сибири связана со значительной неопределенностью как мощности и величины этих природных поглотителей атмосферного углерода, так и их вклада в процессы, ответственные за выполнение данной функции. Общепринятые подходы в понимании связей между изменениями климата и взаимодействием между экосистемой и атмосферой основывались либо на атмосферной перспективе, использующей отдаленные океанические наблюдения химического состава и модели крупномасштабного переноса, либо на земной перспективе, использующей локальные наблюдения потоков или изменений состояний экосистемы. Новый метод основан на измерениях, производимых с вышек высотой 200-600 метров. Измерение концентрации
И что даст полученная информация?
Сергей ВЕРХОВЕЦ: Ключом к отделению биогенных природных потоков от океанических с соотношением изотопов в
Концентрации двуокиси кислорода (
Изменение соотношения
Наблюдения за метаном помогут нам лучше понять связь между климатом и экосистемой в двух регионах. Тренды в метане и его изотопе
Данные, полученные в ходе наблюдений, послужат исходным материалом для построения моделей углеродного баланса как на региональном, так и на континентальном уровнях.
Интересно, подобные вышки в мире уже существуют?
Сергей ВЕРХОВЕЦ: Предложенный подход как раз и заключается в сопоставлении измерений, полученных с двух вышек. Одна в Германии, другая у нас, в Центральной Сибири. На вышке, расположенной в Германии (Бавария) и охватывающей крупный промышленный и сельскохозяйственный регион Западной Европы, измерения недавно начались. Вышка, расположенная в Сибири, охватывает относительно однородный лесной ландшафт. Стратегия проекта как раз и заключается в использовании комбинации месторасположения вышек, измерений ряда метеорологических параметров и концентрации парниковых газов и моделирования с целью измерения и диагностики изменения в экосистемах, а также химическом составе атмосферы в Евразии. Данный проект для России уникален.
Мачта МНТЦ (Международный научно-технический центр) устанавливается в глухом таежном краю, в 25 км от реки Енисей по бездорожью. Поэтому весной и летом туда можно добираться только вертолетом. В конце лета 2006 года планируется окончание строительства. Но принятие ее в эксплуатацию потребует еще не менее полугода. Основные приборы, необходимые для выполнения ключевых исследований, в настоящее время устанавливаются в подземном лабораторном бункере у основания мачты: газовый хроматограф, газоанализаторы, солнечный фотометр и нефелометр, со всей необходимой инфрастуктурой. По окончании строительства планируется организовать международную научную лабораторию под руководством научного учредительного комитета, состоящего из руководителей Институтов участников данного проекта. |
Атмосферные измерения двуокиси углерода и других составляющих, связанных с углеродом во внутренних районах континента, являются решающими для обнаружения вероятных изменений в экосистемах северных высоких широт, вызванных климатическими трендами. Эти изменения сложны, поскольку зависят от высоты над уровнем моря и в целом от биосферы, от турбулентных потоков атмосферы, сопряженных с земной поверхностью, и от крупномасштабной адвекции загрязненного воздуха Европы и Северной Америки. Движение атмосферы, приближенной к земной поверхности, особенно осложнено из-за изменений между высотой смешанного слоя и потоками углерода, требующими использования атмосферной модели для интерпретации наблюдений за рассеянными газами. Мы предлагаем решение этих трудностей, планируя осуществлять наблюдения на высоте выше слоя, прилежащего к земной поверхности (с доминированием трения и турбулентности местного масштаба), и ниже свободной тропосферы (с доминированием горизонтального движения в глобальном масштабе). Это позволит сконцентрировать инструменты моделирования и дистанционного зондирования для интерпретации наблюдаемых сигналов в изменении ряда «климат-экосистема» в районе расположения вышки.
Каковы были предпосылки осуществления грандиозного международного проекта именно в Красноярском крае?
Евгений ВАГАНОВ: Наш край выбран полигоном для данного проекта по трем основным причинам. Во-первых, Институт леса СО РАН это профессионализм и существенные заделы в данной области науки. Во-вторых, высокий авторитет Института леса на международной арене. Работы сотрудников на мировом уровне, многие известны за рубежом как хорошие ученые и опытные специалисты. Наконец, наличие относительно нетронутых природных экосистем, охватывающих практически все разнообразие природных комплексов Сибири от притундровых редколесий до лесостепи, включая болота, таежные и горные леса.
И последний вопрос: зачем все-таки требуется такая колоссальная высота мачты аж 300 метров?!
Сергей ВЕРХОВЕЦ: Наблюдения с традиционных вышек высотой 20-30 метров дают оценку атмосферных потоков для территорий меньших, чем разрешение самых крупных моделей, а данные дистанционного зондирования из космоса с высоким разрешением имеют относительно низкое пространственное разрешение (250м 8 км), и намного выше, чем площадь регионов, подвергающихся климатическим измерениям. Измерения и забор образцов воздуха необходимо проводить на высотной мачте, чтобы избежать влияния локальных явлений и, таким образом, получать данные, характерные для процессов, происходящих на ландшафтном уровне. Измерения будут производиться или непосредственно на мачте, или в лаборатории у ее основания. Планируем также регулярно забирать образцы атмосферы в емкости и переправлять их в лаборатории в Красноярск и Йену для анализа концентраций и соотношения изотопов. Синтез данных будет заключаться в комбинировании имитационной модели с данными о составе атмосферы и данными о составе экосистемы, полученными от наземных измерений.
Вопросы задавал
Сергей ЧУРИЛОВ
стр. 9