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

Новости проекта

Бразильские ученые обнаружили связь эвтрофикации с выбросами CO2 и CH4 из открытых мангровых почв

Мангровые заросли являются одной из самых важных, но находящихся под угрозой исчезновения экосистем синего углерода в мире. Однако влияние обогащения азотом (N) и фосфором (P) на состав органического вещества мангровых почв и выбросы парниковых газов, таких как метан (CH4) и двуокись углерода (CO2), все еще плохо изучено. Чтобы оценить пространственную и сезонную изменчивость измерялись потоки СО2 и СН4 из почвенного воздуха во время отлива, что позволило полностью исследовать состав поверхностного органического вещества почвы. Потоки CO2 на наиболее эвтрофицированном участке были одними из самых высоких в мире для мангровых почв. И наоборот, выбросы CH4 были относительно низкими (на три порядка ниже, чем потоки CO2). Таким образом, результаты демонстрируют влияние прибрежной эвтрофикации на потенциалы глобального потепления, связанные с усилением гетеротрофной реминерализации голубого углерода в мангровых почвах.

Исследование опубликовано в журнале Science of the Total Environment

Специалистами из Южной Кореи исследовано влияние антропогенного использования земель возле городов на формирование потоков CO2

В работе исследуются пространственно-временные вариации потоков CO2 над различными районами Сеула (Южная Корея) с использованием измерений потока CO2 на девяти участках с различными типами городского землепользования (исходный уровень, жилые дома, жилые дома в старом городе, коммерческая застройка и зоны растительности). Годовой поток CO2 значительно варьировался от 1,09 кг C м^-2 год^-1 на базовом участке до 16,28 кг C м^-2 год^-1 в жилом районе старого города в столичном районе Сеула. Ежемесячные колебания потока СО2 тесно коррелировали с активностью растительности на всех участках; однако его корреляция с энергопотреблением здания различалась для каждого типа. Суточные колебания потока CO2 в основном коррелировали с интенсивностью движения на всех участках. Результаты показали, что большинство городских районов являлись источниками выбросов CO2 во всех часовых поясах; однако характеристики потока CO2 сильно различались в зависимости от типа городского землепользования, даже в пределах городов. Таким образом, многочисленные наблюдения за различными типами землепользования необходимы для определения всеобъемлющего цикла выбросов CO2 в каждом городе для разработки эффективной политики сокращения выбросов CO2 в городах.

Исследование опубликовано в журнале Carbon Balance and Management.

Китайские ученые опубликовали исследование о пространственном распределении и механизмах изменений потоков CO2, N2O и CH4 в устьях рек

Эстуарии, считающиеся важными источниками углекислого газа (CO2), закиси азота (N2O) и метана (CH4) в атмосферу, все больше страдают от придонной гипоксии. Однако влияние развития эстуарной гипоксической зоны на продукцию и сток парниковых газов остается малоизученным из-за сезонной и пространственной неоднородности возникновения эстуарной гипоксии и отсутствия одновременного мониторинга распределения донных гипоксических вод и вертикального распределения климатически активных газов.

В исследовании китайских ученых, опубликованном в журнале Science of the Total Environment, китайские исследователи продемонстрировали, что сток рек является основным источником парниковых газов в эстуариях. Сильная нитрификация является важным механизмом производства N2O, в то время как минерализация массивного органического вещества является основным источником CO2 в придонных водах. Исследование показывает, что потоки парниковых газов из эстуарных вод в атмосферу будут значительно возрастать по мере усиления эвтрофикации, вызванной деятельностью человека, и расширения гипоксических зон в устьевых водах.

Группой ученых из Южной Африки оценена роль океанских штормов в формировании аномалий потоков СО2 из океана в атмсоферу в Южном океане

Южный океан является критическим регионом, где глобальный средний поток CO2 направлен из атмосферы в море (F_CO2). В работе, используя данные с нескольких летательных аппаратов, измерявших потокои, показано, что градиент CO2 воздух-море (ΔpCO2) модулируется синоптической изменчивостью океана, вызванной штормовой актьивностью. Штормовая активность приводит к сильным эпизодическим выделениям CO2 объемом 2–4 моль м^–2 год^–1. Экстраполяция на субполярный Южный океан с использованием модели показывает, что синоптические процессы влияют на изменчивость ΔpCO2 в Южном океане достаточно сильно и могут существенно модифицировать среднеклиматические фоновые потоки, а также относительно медленную более медленную сезонную динамику углерода.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Ученые из Нидерландов показали, что изъятие фосфора из водоемов и дноуглубительные работы снижают выбросы метана из мелководных озер

Пресноводные экосистемы являются важным источником метана (CH4), и ожидается, что его выбросы увеличатся из-за эвтрофикации. Двумя широко применяемыми методами управления водоемами для уменьшения эвтрофикации являются добавление связывающего фосфат бентонита и дноуглубительные работы, но их влияние на выбросы CH4 до сих пор плохо изучено. В работе изучалось, как изъятие фосфора и дноуглубительные работы повлияли на выбросы CH4. Эффект был протестирован путем измерения диффузионных и эбулитивных потоков CH4, состава растительного сообщества, метаногенной и метанотрофной активности, а также ряда физико-химических параметров воды и отложений. Изъятие фосфора уменьшило общие выбросы CH4, в то время как дноуглубительные работы показали тенденцию к снижению выбросов CH4. Суммарные выбросы CH4 во всех мезокосмах были намного выше летом, вероятно, из-за более интенсивного разложения водорослей и наличия органического вещества. Дноуглубление снизило выбросы СН4 летом по сравнению с зимним периодом за счет предотвращения осенне-зимнего отмирания укоренившегося макрофита. Показано, что дноуглубительные работы не только улучшают качество воды, но и снижают выбросы CH4, смягчая последствия изменения климата.

Исследование опубликовано в журнале Science of The Total Environment

Летние характеристики потоков парниковых газов в разных типах полубореальных озер исследованы эстонскими учеными

Озера считаются важными регуляторами атмосферных парниковых газов. В работе эстонских исследователей оценены потоки парниковых газов в девяти полубореальных озерах Эстонии, отнесенных к разным типам озер в соответствии с Европейской рамочной директивой по водным ресурсам. Результаты демонстрируют в значительной степени изменчивые потоки CO2 среди типов озер с наиболее активными выбросами из щелочных и стратифицированных щелочных озер. Потоки CO2 сильно коррелировали со значениями насыщения растворенным CO2 на поверхности. Самые высокие выбросы CH4 были измерены для прибрежного типа озер, где потоки были частично связаны с выделялением метана в виде пузырьков. Единственным эмиттером N2O был тип щелочных озер. В отличие от общепринятой точки зрения на озера как чистые источники как CO2, так и CH4, данные результаты показывают, что по крайней мере отдельные озера в летний период являются чистыми поглотителями как CO2, так и CO2 и CH4 в совокупности. Это в основном вызвано преобладающей функцией поглотителя CO2 Чудского озера, демонстрирующего отрицательные чистые выбросы. При преобразовании данных CH4 в эквиваленты CO2 суммарные выбросы всех исследованных озер становятся сильно положительными, составляя 2720 тонн CO2 в день.

Исследование опубликовано в журнале Science of The Total Environment.

Китайскими учеными исследовано влияние процесса водораспределения на выбросы парниковых газов в яблоневых садах

Яблоня – многолетнее дерево с большой потребностью в воде в период роста. Капельное орошение, как зрелая и высокоэффективная водосберегающая технология орошения, широко используется при возделывании яблок, винограда и других экономических культур по всему миру, принося огромные экономические выгоды. Тем не менее, исследования, посвященные влиянию капельного орошения на выбросы парниковых газов из яблоневых садов ограничены. Цель представленного китайскими учеными исследования состояла в том, чтобы оценить влияние процессов распределения воды на выбросы парниковых газов в почву. Результаты показали, что капельное орошение значительно увеличило заполненное водой поровое пространство почвы, среднесуточное испарение с поверхности почвы и транспирацию растений. Пики потоков углекислого газа и закиси азота показали запаздывающий эффект по отношеню к пикам полива. В целом, использование большего количества воды для капельного орошения в яблоневых садах увеличило средние выбросы углекислого газа и закиси азота в период роста и уменьшило среднее поглощение метана в период роста. Следовательно, на практике необходима оптимизация воды для капельного орошения для снижения выбросов парниковых газов при выращивании яблоневых садов.

Исследование опубликовано в журнале Agriculture, Ecosystems & Environment

Опубликован обзор И.А. Башмакова «Масштаб необходимых усилий по декарбонизации мировой промышленности»

В 3-м номере журнала Фундаментальная и прикладная климатология опубликован обзор И.А. Башмакова «Масштаб необходимых усилий по декарбонизации мировой промышленности», посвященный анализу масштабов и динамики выбросов парниковых газов глобальной промышленностью. Показано, что мировая промышленность доминирует в прямых и косвенных выбросах парниковых газов (ПГ) — почти 18 Гт СО2экв., или 30% всех антропогенных выбросов, и что это доминирование сохранится в перспективе. Основная доля выбросов в промышленности приходится на базовые материалы – около 11 Гт СО2экв., а с учетом их транспорта — около 12 Гт СО2экв. Рост выбросов ПГ от промышленности в последние 10 лет замедлился, но не остановился. Особенно динамично росли выбросы в цветной металлургии и химической промышленности. В последние 15-25 лет удельные выбросы ПГ при производстве многих базовых материалов стагнировали. Решение задачи декарбонизации глобальной промышленности требует в ближайшие 30-50 лет динамичного снижения удельных выбросов в масштабах, которые уже были продемонстрированы в прошлом. Это возможно, но потребует динамичной и затратной модернизации глобальной промышленности на основе технологий, которые уже появились, но многие из которых еще не вышли на рынок.

М.Е. Пекарникова и А.Б. Полонский проанализировали реалистичность достижения основной цели Парижского соглашения

Цель работы, опубликованной в журнале Фундаментальная и прикладная климатология - анализ текущего состояния правового регулирования эмиссии парниковых газов (ПГ) в странах, отвечающих за основную долю суммарных выбросов ПГ, для оценки вероятности принципиальной достижимости ограничения роста приземной температуры до конца 21 века в пределах 1.5-2°С, по сравнению с доиндустриальным периодом, при действующей в основных государствах-эмитентах законодательной базе. Удержание прироста глобальной средней температуры намного ниже 2°С сверх доиндустриальных уровней и приложение усилий в целях ограничения роста температуры до 1.5°С — одна из главных целей Парижского соглашения по климату 2015 года, законодательно закрепившего поворот к низкоуглеродной модели экономического развития. На основе анализа существующей нормативно-правовой базы в основных странах-эмитентах (ответственных более, чем за 75% глобальной эмиссии ПГ) и данных по выбросам парниковых газов по 2020 год (включительно) сделан вывод, что при современном состоянии правового регулирования эмиссии ПГ в большей части стран, ответственных за основную долю глобальных выбросов парниковых газов, достижение декларируемой цели Парижского соглашения практически нереально. Повышение средней приземной температуры воздуха к концу 21 века (по сравнению с доиндустриальным периодом) вероятнее всего существенно превысит 2°С, если в ближайшие несколько лет не будут приняты юридически обязывающие политико-правовые акты, обеспечивающие достижение основных целей Парижского соглашения. При действующей в основных странах-эмитентах законодательной базе и декларируемых на сегодняшний день изменениях в национальных правовых актах, регулирующих эмиссию ПГ, рост приземной температуры к концу 21 века, предположительно, будет находится в пределах 2.1-3.5 градусов, т.е. соответствовать сценарию 55Р2-4.5 6-го Оценочного отчета 1РСС.