Учитывая важность темы изменения климата и декарбонизации экономики в текущей политической и научно-образовательной повестке, в Сибирском отделении РАН идет активное обсуждение отдельных проектов по углеродной тематике.

Андрей Георгиевич Дегерменджи, директор Института биофизики Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН», академик РАН, первый заместитель Научного совета СО РАН по проблемам экологии Сибири и Восточной Арктики на страницах издания "Наука в Сибири" расуждает на актуальную тему:

«В структуре СО РАН уже создано несколько советов, так или иначе связанных с экологией и проблемами качества окружающей среды. Это значит, что целесообразно предложить некую общую схему, которая будет задавать рамку для встраивания в нее отдельных, обсуждаемых сейчас проектов. На сегодня можно сформулировать две крупные цели для Сибирского отделения в области климата и парниковых газов: в области экологии — исследования баланса парниковых газов (ПГ), особенно углерода, метана и воды в атмосфере над Сибирью; в области экономики — оценка того, как будет согласована экономика Сибири с полученными результатами по этим балансам. Ключевой вопрос: стоит ли менять экономику, переводя ее на безуглеродную, если хватает запаса поглощения ПГ по Сибири? Если же запаса поглощения не хватает, встает вопрос: как нужно менять экономику с учетом экологического следа экономических изменений?

Забегая вперед, стоит отметить, что конечным результатом решения этих целей стоит задача управления — вывода углерода из круговорота в различных точках (наземные или водные экосистемы, промышленность). В целом в постановке углеродной и климатической проблематики блоки экономики Сибири и экосистем Сибири дополняются блоком управления.

Многие институты сейчас сосредотачивают усилия на экосистемах Сибири. Поэтому речь пойдет в основном об этом блоке. Необходимо отметить, что все обсуждаемые и в дальнейшем реализуемые проекты в идеале должны пройти через фильтр международных договоренностей. Это касается и методов, и моделей, и подходов, и не только для Сибири, а в целом для России. Для этого недостаточно усилий Сибирского отделения и даже всей Российской академии наук. Здесь должно быть реализовано некое общее усилие, скорее всего на правительственном уровне. В идеале всё, что обсуждается и предлагается к реализации, должно быть представлено в межправительственных соглашениях.

По моему мнению, в блоке “Экосистемы Сибири” надо выделить несколько основных направлений с квалифицированными координаторами. В противном случае может реализоваться сценарий мелкотемья. В текущей ситуации глобальная проблема климата и цикла углерода — это не та тематика, когда мелкие независимые темы могут поспособствовать значимому прогрессу. Можно привести такой пример. Если бы космическая программа времен СССР развивалась путем подачи проектов снизу, то была бы масса предложений по всем элементам космической системы, но ракета в целом не получилась бы. Всё сложилось только потому, что был некий общий центр координации, который направлял совместные усилия многих талантливых людей и коллективов. В случае Сибирского отделения и климатической тематики роль главных координаторов должны взять на себя три научных совета СО РАН: по проблемам экологии Сибири и Восточной Арктики, по проблемам озера Байкал, по проблемам Парижского соглашения по климату.

Одно из основных направлений исследований в блоке “Экосистемы Сибири” — это контроль текущего годового баланса ПГ и перспективы длительного прогноза этого баланса. При этом, поскольку ситуация динамичная, длительность точного прогноза вряд ли превысит трипять лет, после он должен корректироваться на основе обновленных данных. В этом направлении исследований выделяются два важных раздела: мониторинг и математические модели баланса ПГ.

В области мониторинга можно выделить такие важные направления исследований, как дистанционный (космический и авиационный) и наземный мониторинг. Для дистанционного мониторинга важно разработать алгоритмы оценки потоков ПГ на основе космических данных, оценки общего количества зеленой массы в Сибири. С помощью космических данных также можно оценивать текущие продукционные характеристики экосистем Сибири. Авиационные методы можно рассматривать как некое промежуточное звено между космическими и наземными методами. В дальнейшем математическим моделям потребуются и другие данные (температура, влажность, инсоляция и другие), которые также можно оценивать дистанционно.

Наземные методы в первую очередь связаны с использованием обсерваторий, ярким примером которых служит обсерватория ZOTTO. СО РАН стоит ставить задачу дублирования вышки ZOTTO, возможно с модификациями. Есть сомнения, что углеродные полигоны смогут хорошо экстраполировать данные на большие территории, на ландшафтной основе. С учетом этого стоит расширить сеть станций, созданных по принципу обсерватории ZOTTO, на всю Сибирь. Безусловно, это дорогие объекты наблюдений, приближающиеся в случае масштабирования к установкам мегасайнс, но они работают десятки лет и могут быть востребованы и в будущем по другим экосистемным тематикам. Их оснащение, приборную базу можно менять и дополнять по мере развития техники и появления новых задач. Важно, что данные с таких высотных обсерваторий позволяют рассчитывать потоки парниковых газов (поглощение, эмиссия и тому подобное).

Среди наземных методов стоит выделить экспериментальный подход. Нужно шире представить экспериментальные методы (лабораторные и полевые) по оценке дыхательной активности почв и балансу выбросов и поглощения СО2 и метана в типичных для исследуемого региона экосистемах. Также в таких экспериментах можно оценить чистую первичную продукцию экосистем и множество других важных для оценки углеродного баланса параметров, включая соотношение стабильных изотопов углерода.

Следующий раздел — математическое моделирование. Здесь можно использовать как общедоступные, так и собственные модели, но этот вопрос требует обсуждения. Не стоит забывать, что многое будет зависеть от требуемой точности итоговых данных по балансу углерода Сибири. Для грубой оценки будет достаточно неких общих моделей, а вот учет всех типов экосистем и неоднородностей в их структуре и распределении по территории сделает задачу существенно более сложной. Здесь многое зависит от политических и международных требований: какова ожидаемая точность прогноза цикла углерода и способностей экосистем поглощать или выделять парниковые газы.

Безусловно, стоит вести речь о типизации экосистем Сибири (лесные, болотные, более мелкие классы лесных экосистем, возможно, типизация по типам почв). Для создания моделей или адаптации готовых и полного теоретического понимания необходимы кинетические характеристики процессов: скоростные, продукционные и другие. Часть этих характеристик можно получить на основе данных мониторинга, часть — из экспериментов или литературы. Это значит, что планируемые работы по разделу «Моделирование» необходимо согласовать как с экспериментами, так и с наблюдениями. В противном случае не АКТУАЛЬНО получится насытить модели данными и верифицировать их, доказать надежность их работы и прогнозных расчетов в части оценки годового баланса ПГ. Надежная оценка годового баланса при разных условиях — основа для прогноза межгодовой долговременной динамики при разных сценариях.

Наша практика и публикации показывают, что математические модели довольно эффективно работают при сопоставлении с независимыми методами: экспериментальными исследованиями баланса ПГ и данными, полученными на наземных обсерваториях-вышках. Их сравнение показывает, что они согласованы. Надо усиливать это направление и концентрировать здесь силы, потому что это гарантия хорошего качества результата. Следует повторить, что эти подходы должны быть согласованы с международными институтами. В противном случае достоверность результатов может быть поставлена под сомнение.

После согласованной реализации этапов мониторинга, экспериментов и моделирования, верификации моделей по данным наблюдений и экспериментов возможны прогнозные расчеты по годам, территориям, сборка результатов по всей Сибири. В комплексном анализе будут учтены и роль лесов и болотных экосистем, и сток углерода через речные системы (Обь, Енисей, Лена). Байкал, как крупнейшая озерная система, также попадает в рамку этих работ. После стока углерода в северные моря нужно исследовать его судьбу: скорости захоронения и прочее. Для общности необходимо учитывать все процессы — такая глобальная оценка станет вершиной проекта.

Если оценивать скорость получения результатов, то, возможно, самая оптимистичная оценка, с учетом создания приборной базы на основе обсерваторий-вышек, при концентрации усилий отделения, — это не меньше пяти лет. Исследования в области экономики могут развиваться независимо. В любом случае стоит обсуждать сначала некую общую целую часть проекта и лишь потом мозаику отдельных исследований-проектов.

Можно пойти еще дальше и предположить, что исследования даже в рамках Сибири — это мелкий масштаб. Необходимо иметь такую же программу по России, а в глобальном понимании собирать такие программы по странам. Как раньше на международном уровне объявлялся Международный биологический год, так сейчас нужен Международный углеродный год. Но такая глобальная рамка выходит за пределы компетенции СО РАН. Хотя мы помним, как в свое время академик Валентин Афанасьевич Коптюг продвигал концепцию устойчивого развития на уровне саммита ООН для всего мира. Сейчас же важно добиться согласования на нашем уровне, уровне Сибирского отделения. И реализовать масштабный по планетарным меркам проект в зоне нашей прямой ответственности.

Резюмируя: создание большого проекта СО РАН с условным название “Парниковые газы Сибири”, безусловно, созрело. Этот проект должен быть наполнен согласованными между собой проектами научных учреждений Сибири (академических, вузовских и отраслевых). Именно этот проект стоит представлять и активно продвигать в правительстве РФ. Только таким способом мы сможем достичь прогресса в этой сложной и крайне важной теме».