Дайджест за август 2022 г.: обзор последних исследований в области газообмена между поверхностью и атмосферой

Дайджест исследований

В журнале ESSD опубликованы данные инвентаризации CO2 за 2015–2020 гг.

Группой ученых из более 15 стран в журнале Earth System Science Data опубликованы национальные данные по инвентаризации CO2 за 2015–2020 гг., полученные на основе наблюдений за атмосферным CO2. Массив объединяет данные о чистом углеродном обмене по отдельным странам, включая потоки за счет антропогенных источников и наземных экосистем. Данные получены на основе измерений орбитальной углеродной обсерватории OCO-2 и моделирования. Авторы утверждают, что за период 2015–2020 гг. происходило увеличение наземных запасов углерода на 0.9-1.25 х 10¹⁵ грамм углерода в год. Это является результатом значительного увеличения наземных запасов углерода в северных внетропических районах. В то же время, в тропиках запасы теряются, но со значительной региональной изменчивостью.

В журнале ESSD опубликован 10-летний глобальный массив потоков СО2

Журнал Earth System Science Data публикует 10-летний (2010–2019 гг.) глобальный сеточный массив потоков СО2, полученный с помощью новой версии Глобальной системы ассимиляции данных по углероду, GCAS2021. Массив включает широтно и регионально агрегированные потоки для суши и океана, а также выбросы углерода от лесных пожаров и ископаемого топлива. Анализ показывает, что восточная часть Северной Америки, Амазонка, бассейн Конго, Европа, бореальные леса, южный Китай и Юго-Восточная Азия являются поглотителями углерода, а западная часть Соединенных Штатов, африканские луга, бразильские плато и некоторые части Южной Азии являются источниками углерода. По сравнению с предыдущими исследованиями, данный массив четко отражает воздействие экстремальных климатических явлений и крупномасштабных климатических аномалий на потоки углерода.

Прибрежные зоны являются важными источниками эмиссий парниковых газов

Китайские исследователи в журнале Science of the Total Environment продемонстрировали, что прибрежные зоны являются важными эмитентами парниковых газов. При этом регулирование автогенной растительности в прибрежной зоне снижает выбросы углерода. Проведенный более чем полугодовой эксперимент по изучению смягчения и трансформации углерода, регулируемого растительностью, показал, что поток углекислого газа (CO2) в районах без прастительности в прибрежной зоне был почти вдвое больше, по сравнению с районами с растительностью. Это связано с уменьшением количества субстрата, доступного для производства СО2, измененными сообществами микроорганизмов и уменьшением количества ферментов, связанных с метаболизмом углерода. Результаты исследования имеют важное значение для реализации мер по сокращению выбросов парниковых газов в прибрежной зоне.

Опубликовано китайское исследование о влиянии типа почв на потоки климатически активных газов в континентальных субтропических областях

Журнал Applied Soil Ecology опубликовал исследование китайских ученых о влиянии типа почв на потоки климатически активных газов в континентальных субтропических областях, особенно при искусственном замещении естественных кустарниковых лесов масличными растениями и садовыми насаждениями. В районе исследований потоки метана (CH4), закиси азота (N2O) и углекислого газа (CO2) в течение 18 лет измерялись с использованием камерного метода. Результаты показали, что скорость поглощения CH4 и CO2 на плантациях масличных культур была выше, чем на участках цитрусового сада, в основном из-за высокой температуры почвы. В это же время цитрусовые сады характеризовались более высокими годовыми выбросами N2O, чем плантации масличных культур. Примечательно, что постоянное увеличение использования удобрений в модифицированных субтропических регионах приводило к увеличению выбросов N2O, что может свести на нет чистые климатические выгоды от увеличения связывания углерода растениями.

Американские исследователи опубликовали новый подход к обработке длительных пульсационных наблюдений с помощью машинного обучения

Группа американских ученых представила в журнале Agricultural and Forest Meteorology новый подход к обработке длительных пульсационных наблюдений с помощью машинного обучения. Метод позволяет заполнять пропуски в пульсацонных наблюдениях в пространстве и во времени и получать непрерывные картины потоков. Метод получил название «Random Forest Robust (RFR)» и может учитывать широкий диапазон пробелов в данных. Для тестирования использовались данные FLUXNET, в которых генерировались длительные пропуски. Метод показал свою работоспособность даже для очень длительных пропусков в данных измерений и может существенно расширить использование нерегулярных измерений потоков парниковых газов.

Опубликованы оценки трендов в потоках метана в разных экосистемах за последнее десятилетие (2010-2022 гг.)

Журнал Advances in Atmospheric Sciences публикует оценки трендов в потоках метана в разных экосистемах за последнее десятилетие (2010-2022 гг.), выполненые английскими и китайскими учеными. Оценки были получены по результатам усвоения спутниковых данных GOSAT глобальной моделью GEOS-Chem в двух пространственных разрешениях. Было обнаружено, что среднегодовая глобальная эмиссия метана для 2010-х годов показывают довольно сильный тренд в глобальном масштабе на большинстве континентов. Это связано с ростом выбросов из Северной Африки и умеренных широт Южной Америки, а также тропической части Южной Америки. Между тем, выбросы в Европе за последнее десятилетие неуклонно снижались.

Опубликованы результаты анализа влияния засух и волн жары на динамику цикла углерода

Группа швейцарских и немецких ученых публикует анализ влияния засух на динамику цикла углерода в журнале Biogeosciences. В условиях глобального потепления частота и интенсивность засух и периодов сильной жары увеличатся. Авторы анализируют влияние засух и волн жары на распределение растительности и динамику углерода на суше помощью динамической глобальной модели растительности (LPX-Bern) для шести сценариев: контрольный сценарий, представляющий естественный климат; сценарий без экстремальных явлений с небольшим количеством засух и периодов сильной жары; сценарий, допускающий одномерные жаркие или засушливые экстремальные явления; сценарий жары с частыми волнами тепла; "сухой" сценарий с частыми засухами и сценарий «горячая засуха» с частыми одновременными экстремально жаркими и засушливыми явлениями. Показано, что климат без экстремальных явлений увеличивает лесной покров на 10% по сравнению со сценарием естественного климата, а также увеличивает продуктивность экосистем и накопление углерода в наземных резервуарах. Климат с большим количеством волн тепла приводит к общему увеличению древесного покрова, прежде всего в более высоких широтах, в то время как продуктивность экосистем остается аналогичной естественному климату. В засушливом и тем более в жарком сценариях древесный покров и продуктивность экосистем снижаются на величину до -4% по сравнению с контрольным сценарием. На региональном уровне это значение может быть намного больше.

Поглощение CO2 океаном может снижаться из-за повышения частоты морских волн тепла в условиях изменения климата

Роль морских волн тепла в изменении потоков СО2 на границе океан-атмосфера обсуждается в рабте французских ученых в журнале Nature Communications. Как известно, значительное поглощение СО2 океаном в средних и высоких широтах компенсирует и превосходит выбросы СО2 в тропиках. В публикации на данных океанского реанализа за период 1985–2017 гг. показано, что при увеличении частоты эпизодов морских волн тепла может снижаться поглощение CO2 в северной части Тихого океана на 29%. Эти результаты позволяют по-новому взглянуть на роль экстремальных событий в поведении океанских экосистем в условиях изменения климата.

Опубликован обзор А.Б. Успенского о paзвитии мeтoдoв и cpeдcтв спутниковых измepeний кoнцeнтpaции пapникoвыx гaзoв в aтмocфepe

В журнале Фундаментальная и прикладная климатология опубликован обзор A.Б. Уcneнcкого «Измepeния pacпpeдeлeния coдepжaния пapникoвыx гaзoв в aтмocфepe co cпyтникoв». О6зop охватывает pa6oты пocлeднeгo двaдцaтилeтия, пocвященные paзвитию в нaшeй cтpaнe и зa py6eжoм мeтoдoв и cpeдcтв измepeния co cпyтникoв пoлeй кoнцeнтpaции дoлгoживyщиx пapникoвыx гaзoв в aтмocфepe – диoкcидa yглepoдa CO2 и мeтaнa CH4. Kpaткo paccмoтpeны физикo-мaтeмaтичecкиe ocнoвы интepпpeтaции измepeний coвpeмeнныx cпyтникoвыx cпeктpoмeтpoв 6лижнeгo инфpaкpacнoгo и инфpaкpacнoгo диaпaзoнoв cпeктpa. Пpивeдeны cвeдeния o пpoгpaммax paзвития oтeчecтвeнныx и зapy6eжныx cпyтникoвыx cиcтeм мoнитopингa coдepжaния CO2 и CН4 в aтмocфepe, a тaкжe o нaзeмныx нa6людaтeльныx ceтяx, дaнныe кoтopыx мoжнo иcпoльзoвaть для кaли6poвки и вaлидaции cпyтникoвыx инфopмaциoнныx пpoдyктoв.