Ученые из Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН (Томск) разработали численную математическую модель, с помощью которой оценили рост эмиссии метана в болотных экосистемах Западной Сибири за последние 30 лет.
«Болотные экосистемы Западной Сибири занимают огромные территории и играют важную роль как в накоплении углерода, так и в эмиссии парниковых газов — метана и углекислого газа. По этой причине в свете современного интереса к глобальному потеплению становится важным учет роли таких компонентов деятельного слоя суши при создании различных климатических моделей», — рассказал старший научный сотрудник лаборатории климатоэкологических исследований ИМКЭС СО РАН кандидат физико-математических наук Василий Юрьевич Богомолов.
По его словам, болота в условиях потепления климата вносят свой вклад в баланс парниковых газов, увеличение концентраций которых во многом определяет изменчивость климата всей Земли. Это обусловлено тем, что органические вещества, мортмасса (мертвое органическое вещество), длительное время депонирующиеся в торфяной залежи, медленно разлагаются, в результате этого процесса происходит генерация как метана, так и углекислого газа, поступающих в атмосферу. При этом данный источник метана, как правило, не учитывается в современных моделях климата, а при неблагоприятных климатических сценариях изменения в эмиссии метана и диоксида углерода могут быть существенными.
При создании модели использовались массивы данных экспедиционных измерений, которые на протяжении многих лет ученые ИМКЭС СО РАН ведут на крупнейших в мире Васюганских болотах. Численный эксперимент проводился на серверах ИМКЭС СО РАН для территории, включающей южно-таежную зону Западно-Сибирской равнины, и охватывал период с 1990 по 2020 год. Полученные результаты показали, что за последние 30 лет поток метана увеличился в среднем на 15—20 %, наибольший вклад в его рост внесли обводненные участки, наименьший — рямы (участки болота, поросшие низкорослым лесом или зарослями кустарников), а также осушенные участки. Общие значения потока метана, поступившего в атмосферу за 30 лет с исследуемой территории (с учетом площади болот и разнообразия представленных здесь видов ландшафта), составили в среднем более 216 мегатонн, или чуть более 7 мегатонн за год. В случае увеличения площадей топей поток метана будет возрастать, а в случае их сокращения — уменьшаться.
«Моделирование позволяет получить полное представление об экосистеме в целом на различных масштабах и в разные моменты времени как в прошлом, так и в будущем», — объяснил Василий Богомолов. С помощью математической модели можно решать и другие задачи, связанные с болотными экосистемами: рассчитывать эмиссию углерода, прогнозировать события, которые могут развернуться в будущем, закладывая разные варианты их развития.
Полученная в Томске модель является блоком модели деятельного слоя суши TerM, разработанной специалистами Научно-исследовательского вычислительного центра Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова совместно с сотрудниками ИМКЭС СО РАН. Компоненты этой комплексной модели, в частности цикл углерода болот, используются в модели Земной системы INMCM, разработанной в Институте вычислительной математики им. Г. И. Марчука РАН в Москве, — единственной из России в международной программе SMIP.
Исследования выполнены в рамках инновационного проекта государственного значения «Национальная система мониторинга пулов углерода и потоков парниковых газов на территории Российской Федерации».
Ольга Булгакова, пресс-служба ТНЦ СО РАН
