Тюменские ученые решают мировые экологические проблемы

28.08.2022

Климатические условия в разных уголках планеты ощутимо меняются, что дает основания говорить о глобальном потеплении. Одна из главных сложностей – дефицит достоверных данных для прогнозирования дальнейших изменений климата. Решить проблему мониторинга позволяют карбоновые полигоны, созданные для контроля климатически активных газов. В Тюменской области проект реализуется в партнерстве с Западно-Сибирским межрегиональным научно-образовательным центром мирового уровня.

Карбоновые полигоны – это исследовательские станции, которые дают возможность мониторить выброс парниковых газов на территории конкретного региона. Каждый полигон создается в партнерстве университетов и научных организаций. Западно-Сибирский НОЦ объединяет передовые разработки трех ведущих регионов: Тюменской области, Ханты-Мансийского и Ямало-Ненецкого автономных округов, благодаря чему первый в России карбоновый полигон был открыт именно в Тюменской области.

Площадь Тюменской области с автономными округами составляет 146,42 га. Область занимает 3-е место по размеру среди субъектов РФ. Ее территория простирается в меридиональном направлении через всю Россию, захватывая 8 природных зон и 13 зоогеографических районов, что дает возможность создания уникального эколого-климатического трансекта через всю Россию с севера на юг. Общая площадь сети карбоновых полигонов Тюменской области составляет 14 639 га, в том числе: Тюменский карбоновый полигон на озере Кучак в Нижнетавдинском районе – 10 670 га, международный полевой стационар «Мухрино» – 1573,4361 га, карбоновый полигон в Арктике «Семь лиственниц» – 2 395,6 га.

Исследования, проводимые на таких научных площадках, помогают разрабатывать комплекс технологических решений для точного учета поглощения и выброса газов, влияющих на климат. Это позволяет определять, сколько та или иная территория поглощает углерода и сколько парникового газа производит.

Учет и анализ достоверных данных о том, что происходит с климатом: от чего зависят и как протекают его изменения, позволяют не только научно обосновать долю экосистем России в планетарном поглощении углекислого и других парниковых газов, но и обеспечить эффективный контроль за углеродным балансом и прогнозировать дальнейшие изменения климата.

Сеть карбоновых полигонов по мониторингу климата и окружающей среды, созданная под научной эгидой Западно-Сибирского НОЦ, призвана охватить природно-климатические зоны региона от северной тайги до арктической тундры. Карбоновые полигоны уже созданы на базе биостанции ТюмГУ на озере Кучак в Нижнетавдинском районе Тюменской области, на полевом стационаре «Мухрино» в Ханты-Мансийском автономном округе, а также в окрестностях города Лабытнанги и вблизи станции Обская на Ямале. Систематическая исследовательская работа позволит детально оценивать потенциал каждой экосистемы и разрабатывать наиболее эффективные решения для поглощения углекислого газа. Данные, полученные на тюменских полигонах, будут использоваться при реализации проектов по восстановлению лесов, развитию аграрно-промышленного комплекса, а также при создании специальных карбоновых ферм: территорий с увеличенной поглощающей способностью.

Территории карбоновых полигонов постепенно становятся площадками для реализации научно-исследовательских проектов Так, на озере Кучак реализуется 8 научно-исследовательских проектов, международная сетевая магистерская программа IMPROvE_AGRO, программа повышения квалификации «Практика создания и развития карбоновых полигонов и сопутствующих климатических проектов: кадры, технологии, оборудование», действуют летние школы по карбоновой тематике для молодых ученых. Международный полевой стационар «Мухрино» служит площадкой для реализации научно-исследовательского проекта Западно-Сибирского межрегионального НОЦ «Организация и обеспечение работы лаборатории экосистемно-атмосферных связей лесоболотных комплексов (ЛЭАС ЛБК)» под руководством доктора философии, профессора университета Хельсинки Тимо Весала.

В 2020–2022 гг. правительство Тюменской области выделило на реализацию проекта сети карбоновых полигонов 90 млн рублей, еще 60 млн рублей запланировано на 2023–2024 гг. Большая часть денег направляется на финансирование исследований, проводимых научным коллективом, в том числе молодыми учеными, а также оборудование точек мониторинга.

Измерения потоков углекислого газа, тепла и влаги ведутся с двух пунктов наблюдений, которые оборудованы мачтами высотой 7 и 10 метров с измерительными комплексами, в составе которых: ультразвуковой 3D анемометр Metek uSonic Cage MP, газоанализаторы Li-Cor 7200 (для СО2 и Н2О) и Li-Cor 7700 (для СН4). Кроме того, на территории полигона подготовлена площадка и проведены разведочные работы по исследованию состояния грунтов для установки там еще одной десятиметровой вышки для размещения оборудования выше полога леса.

Результаты первых наблюдений в настоящий момент обрабатываются совместно с сотрудниками университета Хельсинки, Югорского государственного университета и Института физики атмосферы им. А.М. Обухова.

На базе полигона «Семь лиственниц» учёные будут учиться разделять потоки парниковых газов, поступающих в атмосферу из природных круговоротов углерода и азота, а также в результате хозяйственной деятельности человека. Первый карбоновый полигон в Арктике должен стать площадкой для самых разных экспертов: климатологов, химиков атмосферы, экологов, а также урбанистов, экономистов и партнёров из самых разных отраслей экономики, главным образом, предприятий топливно-энергетического комплекса и в сфере управления отходами.

Использование вышки на базе полигона «Семь лиственниц» поставит проводимые в округе исследования в один ряд с научной обсерваторией в Зотино в Красноярском крае и Амазонской гидрометеорологической обсерваторией, где высота метеомачт достигает 300 метров.