Карбоновые полигоны — площадки для наблюдения за потоками парниковых газов на различных природных ландшафтах. Один из таких полигонов в России — карбоновый полигон «Геленджик», открывшийся в 2021 году. Главная его особенность заключается в наличии морской и береговой составляющих, что позволяет изучать динамику цикла углерода одновременно в наземных и морских экосистемах.
Работа на суше и в море: велика ли разница подходов?
Технически они схожи — подходы к исследованию включают в себя полигонные съемки участка местности с использованием различного оборудования. Однако есть особенности работы, связанные с условиями на разных местностях. На суше возможна беспрепятственная установка стационарных систем для исследований, более простая логистика обслуживания автономной аппаратуры. Там же проводятся почвенные разрезы с оценкой структуры почвы и отложений органического материала. В морских условиях эти подходы для изучения донных осадков практически неприменимы, а сама работа осложняется штормами и агрессивным воздействием соленой морской среды на измерительное оборудование, что затрудняет работу автономных систем измерений потоков парниковых газов над поверхностью моря. До сих пор существует не очень много подходящего оборудования для проведения измерений в море, так как из-за упомянутых природных условий нужно создавать специальные защитные конструкции и проводить регулярное обслуживание и очистку газоанализаторов и другой измерительной аппаратуры. Также для измерения ряда параметров не хватает достаточно точного автономного оборудования, которое сможет работать под водой на заякоренных станциях, поэтому в основном работа идет с борта научно-исследовательского судна.
Есть ли разница в точности измерений?
Данные, получаемые на побережье и в море, сильно отличаются друг от друга и меняются в течение времени. Менее стабильны данные от измерений в море. Но и наземные условия также зависят от внешних факторов: сезона, погоды, разных периодов развития растительности. Все эти процессы влияют на поглощение и выделение углерода. Однако нельзя сказать, что какой-то метод более точный или информативный. Сушу удобнее изучать из-за того, что на ней проще проводить измерения, однако при этом существует огромное количество разных ландшафтов (степи, тайга, болота, пустыни, тундра, аграрные земли и т.д.) с абсолютно отличающимися закономерностями выделения и поглощения парниковых газов; морские же исследования могут предоставить информацию о процессах обмена парниковыми газами между морем и атмосферой, учет которых, принимая во внимание, что более 70% площади Земли покрыто Мировым океаном, обязателен для изучения и прогноза климатических изменений.
Исследования на полигоне «Геленджик»
Сухопутные карбоновые полигоны распространены более широко, и методы работы на них хорошо известны. Есть даже требования к стандартизации (согласно рекомендациям Экспертного совета по карбоновым полигонам), чтобы данные, получаемые на различных полигонах, можно было сравнивать и сопоставлять друг с другом. Поэтому наземная часть полигона «Геленджик» вполне стандартная, использует рекомендованное оборудование для измерения потоков парниковых газов и сопутствующих параметров (температуры и влажности почвы, потоков солнечной радиации, количества осадков и т.д.), которые необходимы для анализа и интерпретации получаемых данных. Большое количество исследований планируется проводить с использованием беспилотных летательных аппаратов с установленной измерительной аппаратурой: газоанализаторами, мультиспектральными камерами, фото-видеоаппаратурой и т.д.
Морские полигоны еще не так широко распространены, и нет большого количества развитых и оборудованных площадок такого типа. Для моря пока только предпринимаются попытки стандартизации, а оснащения для морских наблюдений, которое используют в Геленджике, ни на одном полигоне в России еще нет.
Схема промерных галсов акватории Голубой бухты и прилегающих к ней участков акватории. Источник: www.hydrosphere-ecology.ru
На полигоне исследователи изучают природные экосистемы. Они не только наблюдают за концентрациями и потоками парниковых газов, но и регистрируют процессы, которые приводят к формированию таких потоков. Учитываются биологические факторы, гидрохимические процессы, влияние течений, гидродинамики — получается картина полного цикла углерода в воде и обмена его с атмосферой. Комплекс исследований проводится и расширяется при существенной финансовой поддержке Фонда Мельниченко, с его помощью закупается лабораторное и морское оборудование для проведения уникальных исследований, а также для проработки технологий поглощения углерода морскими организмами. Пока такие работы не проводятся на других существующих морских карбоновых полигонах.
Отечественные разработки на полигоне
Из российской аппаратуры в Геленджике используется установка для проведения экспериментов «Мезокосм». Она помогает изучить, как процессы дыхания и развития фитопланктона в условиях различной освещенности и температуры воды, с различными концентрациями питательных веществ (биогенов) в воде. Ученые разработали погружаемую под воду платформу, на которую устанавливаются аквариумы с экспериментальными биосредами, которые могут погружаться на разные уровни.
Погружаемая в воду платформа для эксперимента «Мезокосм»
«Это позволяет нам ставить эксперименты по изучению влияния параметров морской среды на развитие фитоплантона, в частности, кокколитофорид. В процессе развития они формируют очень устойчивый скелет (из таких скелетов состоят меловые отложения) и выводят из круговорота большое количество углерода. С помощью этой установки мы исследуем особенности этого процесса, что поможет понять потенциальную взаимосвязь параметров цветения фитопланктона с изменениями климата. Также мы оцениваем возможности нашего влияния на процессы поглощения и эмиссии (выделения) углекислого газа морской средой с помощью воздействия на процесс цветения этого фитоплантона путем изменения концентрации питательных веществ в морской воде», — рассказал руководитель полигона Вячеслав Кременецкий из Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
