«Наши леса – эффективные регуляторы климата на планете»

Важнейший инновационный проект государственного значения (ВИП ГЗ) «Единая национальная система мониторинга климатически активных веществ» был утвержден правительством РФ еще в 2022 г. Одним из шести разработчиков системы стал консорциум «Углерод в экосистемах: мониторинг» («РИТМ углерода»). В его состав входят 19 научных центров и институтов Российской академии наук (РАН), три вуза и Рослесинфорг (лесоучетное учреждение Федерального агентства лесного хозяйства), а координатором проекта является Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН (ЦЭПЛ РАН). О задачах, стоящих сегодня перед консорциумом, а также о направлениях использования получаемых результатов рассказала директор ЦЭПЛ РАН, доктор биологических наук, профессор, член-корреспондент РАН Наталья Лукина.

– Организации, входящие в консорциум «РИТМ углерода», работают в разных регионах России, в различных природно-климатических условиях, но у всех общие цели. Первая – повышение точности оценки поглощения парниковых газов наземными экосистемами России. И вторая – улучшение прогнозных оценок в разные периоды на разных пространственных уровнях: локальном, региональном и национальном. Оценки проводятся на основе интеграции методов наземных измерений, дистанционного зондирования и математического моделирования.

Для повышения точности оценок решаются три задачи. Во-первых, это создание единой сети мониторинга. Еще одна задача – разработка методов и подходов к интеграции данных наземных измерений, дистанционного зондирования и математического программирования. Третья задача заключается в создании информационно-аналитической системы для сбора, хранения и анализа всех данных (ИАС «Углерод-Э»), которые получает консорциум. Очевидно, что для создания единой системы оценки пулов углерода и потоков парниковых газов в наземных экосистемах специалистам в разных регионах важно работать по единым методикам, поэтому консорциум их разрабатывает.

Оценки нетто-поглощения парниковых газов, которые проводятся консорциумом, используются в Национальном кадастре парниковых газов. Эти Национальные кадастры антропогенных выбросов из источников и абсорбции поглотителями всех парниковых газов разрабатываются сторонами Приложения I Рамочной конвенции ООН об изменениях климата (РКИК ООН) ежегодно. В России такой Национальный кадастр ведет Институт глобального климата и экологии им. акад. Ю. А. Израэля, который является координатором консорциума «Антропогенные выбросы: кадастр» ВИП ГЗ.

Кроме того, наши данные по поглощению парниковых газов лесными и другими наземными экосистемами используются для повышения точности глобальной климатической модели, которую разрабатывает Институт вычислительной математики РАН, являющийся координатором консорциума «Земная система: моделирование и прогноз» ВИП ГЗ.

Методы оценки нетто-поглощения парниковых газов, которые разрабатывает наш консорциум, могут использоваться в климатических проектах для учета углеродных единиц. 

– Сеть мониторинга включает тестовые полигоны экстенсивного и интенсивного уровней двух типов, на которых проводятся наземные измерения запасов углерода в основных пулах растительности и почв, а также потоков парниковых газов. Эти полигоны используются для верификации спутниковых данных высокого и среднего пространственного разрешения (30–250 м, экстенсивный уровень), а также спутниковых данных сверхвысокого разрешения (1–10 м) и беспилотных летательных аппаратов (БПЛА, разрешение 5–20 см, интенсивный уровень).

К 2030 г. консорциум должен создать сеть мониторинга из 1317 полигонов. На полигонах экстенсивного уровня обеспечивается максимально полный охват всего разнообразия наземных экосистем. Получаемые данные используются для оценок на региональном и национальном уровнях.

На полигонах интенсивного уровня первого типа более детально изучаются характеристики растительности и почв. Они нацелены на оценку связей между данными наземных и спутниковых измерений разного уровня детальности. На полигонах интенсивного уровня второго типа оцениваются потоки парниковых газов, обмен парниковыми газами между атмосферой и экосистемами. Исследования ведутся с использованием эколого-климатических автоматических станций (климатических вышек).

Сейчас в составе сети работают 19 эколого-климатических станций. Они представляют собой измерительные комплексы для непрерывной автоматической регистрации турбулентных потоков энергии и климатически активных веществ в приземном слое атмосферы. В основе работы станций заложен признанный во всем мире метод турбулентных пульсаций. 15 станций расположены в подзонах южной и средней тайги, в основном в болотных и лесных экосистемах. Кроме того, на этих станциях и других объектах мониторинга в разных типах экосистем проводятся измерения эмиссий парниковых газов из почв.

Климатические вышки на полигонах интенсивного уровня – оборудование производства иностранных компаний LI-COR и Campbell. Так как количество таких полигонов планируется довести до 30, потребность в оборудовании будет расти (для сравнения: в США – 534 полигона, в Канаде – 71, а в Китае – 83). Но важно отметить, что уже существуют отечественные разработки подобного оборудования. Например, у Московского государственного технического университета (МГТУ) имени Н. Э. Баумана и у Московского физико-технического института (МФТИ). Надеемся, что через пару лет российское оборудование можно будет тестировать на наших объектах.

– Это открытая информация. Снимки с пространственным разрешением 230–250 м – данные спутников Terra, Aqua (спектрорадиометра MODIS).

В консорциуме за экстенсивный уровень мониторинга отвечает Институт космических исследований РАН (ИКИ РАН), который имеет большие производственные и информационные мощности для непрерывного получения данных из космоса. Собрана обширная база – библиотека эталонов разных российских экосистем, среди которых доминируют лесные. И здесь важны данные государственной инвентаризации лесов, которую проводит Рослесинфорг, и данные с тестовых полигонов проекта ВИП ГЗ.

– Климатически оптимизированное лесное хозяйство – это хозяйство, которое ведется с учетом изменения климата, которое адаптируется к изменениям климата. Одна из важнейших проблем для адаптации сегодня – уничтожение оставшихся старовозрастных малонарушенных лесов, то есть лесов, в которых еще доминируют естественные процессы. Уничтожение таких лесов, являющихся невозобновляемым природным ресурсом, который мы теряем навсегда, необходимо остановить, поскольку старовозрастные леса – самые эффективные регуляторы климата,  рефугиумы биоразнообразия – основы всех экосистемых функций, включая регулирование климата. При рубках таких лесов мы разрушаем местообитания разных видов биоты, которая создает для людей благоприятные условия существования, получаем огромный источник эмиссии парниковых газов, поскольку старовозрастные леса накопили значительные запасы углерода в почвах.

По оценкам, выполненным на основе данных дистанционного зондирования Земли, лесов с древостоем возраста старше 200 лет в России осталось около 160 млн га, то есть совсем немного. И больше чем на 70% – это лиственничники в азиатской части страны, в европейской части старовозрастные леса очень фрагментированы. Поэтому для перехода к климатически оптимизированному лесному хозяйству, в первую очередь, необходимо сохранить оставшиеся старовозрастные леса.

По российскому законодательству запрещено вырубать леса, функционирующие на особо охраняемых природных территориях (ООПТ). На остальных территориях ограничений нет. Но если мы движемся к углеродной нейтральности, нужен запрет на рубку древостоев старовозрастных малонарушенных лесов на всех территориях. Это стало бы эффективной мерой для развития климатически оптимизированного лесного хозяйства.

Катастрофическим фактором, приводящим к гибели лесов и огромным эмиссиям парниковых газов и, соответственно, к снижению поглощающей способности лесов, являются лесные пожары. Для перехода к климатически оптимизированному лесному хозяйству необходима эффективная система охраны лесов от пожаров. И здесь главное – раннее обнаружение. Как показывает практика, если в течение трех часов после обнаружения пожар не потушен, нейтрализовать его уже невозможно. Поэтому очень важно поддерживать и развивать систему локальных пожарно-химических станций в лесничествах. В настоящее время, к сожалению, эта система деградирует. Кроме того, нужно решить вопрос о привлечении к решению этой проблемы лесных арендаторов. Они не имеют ни полномочий, ни средств для обеспечения пожарной безопасности лесов. Есть пример участия крупного бизнеса в решении этой проблемы: реализация климатического проекта по охране лесов от пожаров компанией «Русал».

Таким образом, не решив задач, связанных с ранним обнаружением и тушением лесных пожаров (прибытие экстренных служб в течении трех часов с момента обнаружения лесного пожара) мы не сможем противостоять нарастающей угрозе. 

Исследования консорциума «РИТМ углерода» показывают, что потенциал лесов России по депонированию углерода в 1.7 раза выше фактического уровня его поглощения, а достижение максимального объема поглощения лесами парниковых газов напрямую зависит как от борьбы с такими негативными явлениями как лесные пожары, так и от повышения продуктивности лесов. Поэтому важнейшей задачей является выращивание качественных и устойчивых лесных насаждений.

– Сейчас посадки осуществляют лесохозяйственные организации и компании, которые обязаны компенсировать ущерб природе от рубки древостоев в ходе своей производственной деятельности, то есть проводить так называемое компенсационное лесовосстановление. Важно реновировать леса не только хозяйственно ценными породами, к которым относят сосну и ель. Монодоминантные леса не отличаются высокой устойчивостью, необходимо создавать разновидовые древостои, с учетом естественных процессов восстановления. Важно отметить также, что для того, чтобы площадь лесов не уменьшалась из-за перевода лесных земель в земли других категорий, например, в результате появления новой промышленной инфраструктуры, следует заниматься и лесоразведением – то есть сажать леса там, где их раньше не было вообще.

Это можно делать на неиспользуемых сельскохозяйственных землях. По нашим оценкам, их не менее 70 млн га. Из них 30–40 млн га уже заросло лесной растительностью, процесс этот интенсифицировался с 1990-х гг., когда забрасывание сельскохозяйственных территорий, особенно в Нечерноземье, приобрело массовый характер. Это так называемые неиспользуемые сельскохозяйственные земли.

Отмечу, что для компенсационного лесоразведения на таких неиспользуемых сельскохозяйственных землях не нужно тратить много средств на строительство новых дорог, их легче охранять от пожаров. Но тут есть проблема: просто высаживать леса нельзя, поскольку Земельный кодекс и Лесной кодекс не предусматривают возможности существования лесов (кроме защитных лесных насаждений) и ведения лесоводства на сельхозземлях. Между тем, для ведения климатически оптимизированного и лесного, и сельского хозяйства, развитие агролесоводства, то есть создание лесных насаждений на сельхозземлях, очень важно. Для сельскохозяйственных культур создаются более благоприятные условия функционирования. Леса регулируют температурный, водный, световой, питательный режим. Птицы, которые поселяются на деревьях, регулируют численность насекомых. В засушливых районах агролесоводство может помочь в решении проблемы опустынивания земель. В истории России есть успешный опыт, известный как Сталинский план преобразования природы по созданию государственных лесных полос в степных и лесостепных районах, рассчитанный на период 1948–1965 гг. Он был разработан под руководством известного ученого, основателя почвоведения Василия Васильевича Докучаева.

Развитие агролесоводства важно и для климатических проектов. Мы сотрудничаем с компанией «ФосАгро» в Череповецком районе Вологодской области. Совместными усилиями создан пока небольшой углеродный полигон площадью 100 га, на котором посажены как быстрорастущие лиственные, так и хвойные деревья в разных комбинациях. Цель эксперимента – получить точные оценки поглощения парниковых газов на этих плантациях в вариантах с разным составом древесной растительности,  с тем, чтобы масштабировать в дальнейшем наиболее эффективные типы плантаций. Также ведутся оценки на спонтанно заросших разной древесной растительностью неиспользуемых сельхозземлях, чтобы в дальнейшем повысить эффективность поглощения ими парниковых газов.

– Россия отличается от других стран высокой лесистостью – 45%. По глобальным оценкам, уровень поглощения парниковых газов лесами сопоставим с океаном, хотя леса в настоящее время занимают только треть суши. Наши леса – эффективные регуляторы климата на планете. Наши оценки показывают, что у России огромный потенциал по поглощению парниковых газов лесами – в 1,7 раза выше, чем существующий уровень. Но для реализации этого потенциала необходима эффективная борьба с пожарами, сохранение всех оставшихся старовозрастных малонарушенных лесов и интенсивное лесовыращивание и лесовосстановление, развитие и внедрение современных технологий рубки древостоев.

Важно, что мы готовы взаимодействовать с зарубежными коллегами, в том числе из стран БРИКС, в развитии систем мониторинга поглощения парниковых газов природными экосистемами, методов климатически оптимизированного лесного и сельского хозяйства. И такая работа уже ведется. Сейчас мы находимся на завершающей стадии разработки методических рекомендаций по оценкам пулов углерода и потоков парниковых газов в наземных экосистемах и уже проводим такие оценки с использованием новых подходов и методов.