Лес против парниковых газов: в России оценят бюджет углерода в наземных экосистемах

В России создается национальная система учета и мониторинга динамики климатически активных веществ в наземных экосистемах. Цель — оценить возможности наших экосистем, прежде всего лесов, в процессе поглощения парниковых газов. А в перспективе — управлять этим процессом, увеличивая поглощающую способность наземных экосистем.

Согласно преобладающему в экспертных кругах мнению, чтобы приостановить глобальное потепление, необходимо к середине XXI века свести выброс парниковых газов (главным образом углекислого газа, а также метана, закиси азота и некоторых других) к уровню их поглощения.

По указу Президента РФ к 2030 году количество выбросов парниковых газов в России должно составить 70% к уровню 1990 года. Кроме собственно сокращения вредных выбросов (в связи с переходом на более экологичное производство и постепенный отказ от ископаемого топлива), в рамках целевого сценария предполагается и рост поглощающей способности управляемых экосистем.

Большие надежды возлагаются на леса. Известно, что на территории нашей страны находится пятая часть всех мировых лесов. По оценкам, которые содержит национальный кадастр, сегодня поглощающая способность российских лесов составляет 535 млн тонн эквивалента углекислого газа. Согласно расчетам, взятым за основу в Стратегии социально-экономического развития Российской Федерации с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 года, эффективное управление лесами позволит более чем удвоить этот объем к середине века, доведя его до 1,2 млрд тонн.

Роль наземных экосистем в процессе поглощения парниковых газов изучает консорциум «РИТМ углерода», в состав которого входят 17 научных центров и институтов РАН, три университета и производственное объединение «Рослесинфорг». Сегодня консорциум работает над созданием единой сети мониторинга климатически активных веществ.

Но первое, с чем столкнулись специалисты, — это отсутствие исходных данных.

— Чтобы оценить роль природных экосистем в поглощении климатически активных веществ, необходимы достоверные оценки существующего уровня поглощения парниковых газов наземными экосистемами, — говорит координатор консорциума «РИТМ углерода», директор Центра по проблемам экологии и продуктивности лесов (ЦЭПЛ) РАН, член-корреспондент РАН, доктор биологических наук Наталья Лукина.

Действительно, на сегодняшний день существуют несколько оценок нетто-поглощения парниковых газов лесами России. В некоторых случаях итоговый результат различается в четыре и более раз. Причина кроется в различных методиках расчета углеродного баланса лесных экосистем.

Специалисты консорциума «РИТМ углерода» полагают, что начинать нужно с уточнения площади лесных и других наземных экосистем, а также коэффициентов, необходимых для расчетов динамики бюджета углерода. Поглощающая способность наземных экосистем отчетливо зависит от различных природно-климатических условий и категорий самих экосистем. К примеру, леса по целевому назначению делятся на эксплуатационные, защитные и резервные. И у каждой из этих категорий способность к поглощению углекислого газа различна. Есть неучтенные леса — они появляются, например, на заброшенных сельхозугодьях, которые со временем зарастают.

— По разным оценкам, заброшенных земель у нас 70–100 млн га, из которых, по данным дистанционного зондирования, 30 млн га заросли лесами. Они обеспечивают довольно большой объем поглощения, — продолжает Наталья Лукина.

Наряду с этим также нет точных данных для оценки поглощения парниковых газов восстанавливаемыми после деградации степными экосистемами.

Кроме того, углерод поглощают не только сами деревья и растительность, но даже лесные почвы. И это тоже немалый объем.

— По расчетам Института глобального климата и экологии имени академика Ю. А. Израэля, вклад почв в нетто-поглощение углекислого газа с учетом подстилки варьируется от 11% в лесах особо охраняемых природных территорий до 15% в эксплуатационных и защитных лесах и достигает 39% в резервных лесах, — отмечает Наталья Лукина.

Недостаточно данных для оценки вклада напочвенного покрова (мхи, лишайники, кустарнички, травы), особенно в таежных лесах, доминирующих в России.

С другой стороны, предстоит оценить и влияние различных нарушений экосистем на объемы нетто-поглощения. Речь идет о лесных пожарах, массовых вспышках размножения насекомых, грибных и бактериальных болезнях и сплошных рубках. Очевидно, что они не просто сокращают поглощающую способность экосистем, но и, напротив, вызывают эмиссию парниковых газов.

— По данным ученых Института космических исследований РАН, скорость прироста удельного запаса углерода в лесах, не подвергавшихся воздействию деструктивных нарушений, в 1,7 раза выше по сравнению с лесами страны в целом. А это немалый резерв, который мог бы позволить в среднем аккумулировать ежегодно дополнительно 94 млн тонн углерода только за счет растительности, — подчеркивает Наталья Лукина. 

В основе работы системы мониторинга — интеграция наземных измерений, данных дистанционного зондирования Земли и математического моделирования.

— Россия — крупнейшая страна в мире, без дистанционного зондирования практически невозможно дать корректную оценку поглощения. При этом для верификации информации таких данных нужны тестовые полигоны, и их должно быть много. На основе интеграции данных наземных изменений, дистанционного зондирования и математического моделирования мы можем получить полную и достоверную картину, — отмечает Наталья Лукина.

В 2023 году началось формирование территориально распределенной национальной сети мониторинга запасов углерода в растительности и почвах и потоков парниковых газов. Сегодня сеть включает 140 тестовых полигонов. Это полигоны экстенсивного уровня и интенсивного уровня, последние, в свою очередь, бывают двух типов.

На полигонах экстенсивного уровня обеспечивается максимально полный охват всего разнообразия наземных экосистем. Наземные данные этих полигонов будут использоваться в комбинации со спутниковыми снимками высокого и среднего пространственного разрешения (30–230 м) для оценок на национальном уровне.

На полигонах интенсивного уровня первого типа детально изучаются характеристики растительности и почв, строятся модели пулов углерода с использованием спутниковых снимков высокого разрешения (1–30 м) и данных беспилотников (разрешение 5–20 см). Эти полигоны нацелены на оценку связей между данными наземных и спутниковых измерений разного уровня детальности.

На полигонах интенсивного уровня второго типа оценивается баланс парниковых газов в разных экосистемах и собираются данные для развития климатических моделей. Исследования здесь ведутся с использованием эколого-климатических автоматических станций.

Планируется, что к концу 2024 года сеть мониторинга будет включать 259 полигонов, а к концу 2030 года — 1329. Интенсивный уровень мониторинга планируется осуществлять на 50 полигонах.

К настоящем моменту в сеть мониторинга интенсивного уровня включены региональные и локальные сети наблюдений за потоками климатически активных веществ в Красноярском крае (KrasFlux), в Республике Саха (Якутия, SakhaFluxNet), в Тверской и Новгородской областях, в Республике Коми и в Ханты-Мансийском АО.

— Сеть мониторинга охватывает основные репрезентативные типы экосистем и позволит оценить взаимосвязи между типами и биоразнообразием наземных экосистем России и их способностью поглощать парниковые газы, — объясняет Наталья Лукина. — Это станет основой для разработки функциональной классификации лесных и других наземных экосистем. Появятся возможности, с одной стороны, разрабатывать подходы к климатически оптимизированному управлению всеми наземными экосистемами. С другой стороны, мы сможем разрабатывать прогнозы поглощения парниковых газов наземными экосистемами с учетом сценариев землепользования и изменений климата и внести важнейший вклад в развитие прогнозов изменений климата, — говорит Наталья Лукина.

Успешная реализация системы мониторинга пулов углерода и потоков парниковых газов — цель, имеющая не только научное значение. Прогнозная оценка динамики бюджета углерода на национальном уровне важна для перехода к климатически оптимизированному лесному и сельскому хозяйству. Кроме того, она важна для формирования прогноза социально-экономического развития страны с учетом низкоуглеродного развития. Сценариев может быть несколько, на основе научных данных появляется возможность предложить оптимальный.

Но уже в ближайшем будущем углеродный вопрос станет фактором экономики. Появился даже термин «углеродное ценообразование», смысл которого в том, чтобы в цену продукции включать углеродный сбор.

Россия собирается развивать углеродный рынок, в том числе экспериментальную систему торговли выбросами. Известно, например, что некоторые страны могут зарабатывать, продавая избытки своих углеродных квот другим странам.

Верифицированные данные об объемах поглощения углерода природными экосистемами — это вопрос международных обязательств, в том числе и нашей страны. Долгое время считалось, что поглощающая способность российских лесов оценивается в разы ниже, чем в развитых странах мира. Далеко не все ученые с этим согласны. Только достоверные научные данные могут оказаться решающим аргументом в этой дискуссии.

При этом возникает соблазн пересчитать поглощающую способность наших экосистем таким образом, что новые цифры уже обеспечат нужный эффект. И в этом тоже таится проблема, поэтому вторая часть работы консорциума ученых состоит в том, чтобы грамотно управлять экосистемами. Например, содействовать лесоразведению и лесовосстановлению, эффективному предотвращению и тушению лесных пожаров и т. д. А это уже вопрос не абстрактной отчетности, политической или экономической целесообразности, но реального сбережения уникальной природы России.

Подробнее о проблеме изменения климата и роли наземных экосистем в его регулировании можно узнать из цикла бесплатных онлайн-лекций, которые проводятся в рамках спецпроекта научного волонтерства РГО «Снежный дозор».

Айвар Валеев