15 ноября в Институте космических исследований РАН прошло открытие XVII Всероссийской школы-конференции молодых ученых по фундаментальным проблемам дистанционного зондирования Земли из космоса. Мероприятие проводится при поддержке гранта Российского научного фонда. Традиционно в конференции принимают участие ведущие представители академических институтов и научно-образовательных организаций. При этом мероприятие носит гибридный формат: многие участники присоединились к лекциям онлайн.

На конференции активно обсуждались проблемы исследования климатических изменений и оценки бюджета углерода. На эту тему ученые прочитали шесть докладов, в которых поделились опытом изучения этой темы.

Владимир Романовский, доктор геофизики и профессор Университета Аляски (г. Фэрбенкс) рассказал о том, как изменения в мерзлоте могут повлиять на перемены в глобальном и локальном циклах углерода в Арктике: «Последние десять-семь тысяч лет мы наблюдаем похолодание, в связи с чем в верхней части почвы продолжилось накопление карбона животного и растительного происхождения. Но теперь в связи с последним потеплением, которое началось в середине XIX века, происходит высвобождение «молодого», более позднего углерода в атмосферу, потому что мерзлота Малого ледникового периода очень быстро разрушается и высвобождает углерод в виде СО2 и метана, в зависимости от условий формирования, в атмосферу». Ученый отметил, что при подобных моделях изменения к середине XXI века значительная часть южных районов мерзлоты оттает. А к концу этого столетия в верхних слоях не будет существовать от 50 до 70 процентов мерзлоты. Нас также ждет дальнейшее повышение температуры и рост углекислого газа и метана.

Тему роли водных объектов в углеродном цикле подняли Ирина Репина, доктор физико-математических наук, заведующая лабораторией взаимодействия атмосферы и океана Института физики атмосферы имени А.М. Обухова РАН, и Виктор Степаненко, доктор физико-математических наук, заместитель директора Научно-исследовательского вычислительного центра МГУ имени М.В. Ломоносова. «Водный цикл суши играет огромную роль в формировании углеродного цикла. Водные объекты суши занимают довольно небольшую часть земной поверхности – всего 2%. Однако их вклад в углеродный цикл намного существеннее, чем их площадь. Если посмотреть оценки авторитетных научных журналов, можно увидеть, что вклад всех водных объектов суши дает тот же поток метана, что и переувлажненные территории суши, то есть болота», — поделились специалисты.

Евгения Головацкая, директор Института мониторинга климатических и экологических систем (ИКМЭС) СО РАН, прочитала лекцию о биогеохимических циклах углерода в болотных экосистемах. Ученая рассказала, что болота, по разным оценкам, занимают от 3 до 5 процентов суши — но запасы углерода в них значительны. «Самая максимальная оценка, которая сейчас встречается, это около 700 гигатонн углерода в залежах болот. Среди функций болот в биосфере можно выделить влияние на климат прилегающих территорий, хранение пресной воды, поставку кислорода в атмосферу и депонирование углерода и перевод азота из биологического круговорота в геологический. Однако сейчас оказывается антропогенное воздействие на болота: это и нефтегазовые месторождения, и осушение для сельского хозяйства, и попытка добычи руды».

Доклад о бюджете углерода степных экосистем России представила Ирина Курганова, доктор биологических наук, доцент, ведущий научный сотрудник Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН. В своей лекции специалист рассказала о том, почему изменение землепользования является мощным фактором, влияющим на запасы углерода в почвах. «Потери углерода из почв, обусловленные освоением целинных и залежных земель в степных регионах в середине XX века, не были восполнены накоплением углерода на счет сбрасывания сельскохозяйственных угодий в степной зоне в начале XXI века. Сегодня, когда изменение климата становится одной из самых острых экологических проблем, очень важно понимание того, что органическое вещество почв представляет собой долговременный резервуар органического углерода, а его сохранение обеспечивает в значительной степени устойчивость общепланетарной климатической системы», — поделилась Ирина Курганова.

Юлия Курбатова, кандидат биологических наук, доцент, старший научных сотрудник Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН , представила в докладе инструментальные наблюдения за потоками парниковых газов в наземных экосистемах. В начале своей лекции ученый подчеркнула, что ошибки в планировании и проведении наблюдений могут привести к плохому качеству данных или к потери их части. В то же время ошибки при обработке данных не столь критичны, но влекут за собой повторные расчеты. Юлия Курбатова подробно рассказала о методе турбулентных пульсаций в экологических исследованиях: «В методе используются прямые высокочастотные измерения переноса газов воздушными потоками в трехмерном пространстве в реальном времени, на основе которых вычисляются турбулентные потоки в пограничном слое атмосферы».

Заключительную лекцию этого дня прочитал Дмитрий Ермаков, старший научный сотрудник ИКИ РАН, который рассказал о мониторинге содержания парниковых газов в атмосфере. По его словам, ставя некоторую практическую задачу дистанционного зондирования, ученые могут опираться на простые ограничения. «Если, например, нам известна термодинамическая температура неидеального тела, то, зная приходящее от него излучение, мы получаем его поглощательную способность. Она, в свою очередь, характеризирует тот или иной материал. Измеряя эту способность на разных частотах, мы можем делать предположения о том, что это за материал, как он устроен и каково состояние его поверхности», — прокомментировал Дмитрий Ермаков.

Конференция по фундаментальным проблемам дистанционного зондирования Земли продлится до 19 ноября. Участники продолжат рассмотрение возможностей мониторинга арктического региона, проблемы лесных пожаров и других вопросов касательно этой темы.

Автор: Анастасия Прейзнер