Карбоновый полигон Томский

Участники карбонового полигона

• Национальный исследовательский Томский государственный университет
• Институт оптики атмосферы им. В. Е. Зуева (ИОА) СО РАН
• Институт мониторинга климатических и экологических систем (ИМКЭС) СО РАН
• Институт химии нефти (ИХН) СО РАН
• Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства и торфа (СибНИИСХиТ) – филиал Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий (СФНЦА) РАН

Описание участков

Лесные территории. Обсерватория «Фоновая» и стационар «Киреевск» - 32 Га

Основной тип ландшафта

Южно-таѐжные, смешано-лесные ландшафты на правом берегу р. Обь. Территория естественного природного происхождения. Следы с/х деятельности для окультуривания отсутствуют.

Структура и типы растительности на участке:

Многоярусная, смешанная (лесная, луговая, болотная), характерная для юга Западной Сибири, в окрестностях лес смешанный. По составу представлены березой, тополем, ивой, тальником, осиной, елью, сосной, кедром, пихтой. Высота кроны деревьев достигает 35–40 м. Густой подлесок состоит из черемухи, бузины, калины, рябины, жимолости, краснотала.

Типы почв участка:

Почвы серые лесные, дерново-подзолистые; почвенный покров варьирует от серых лесных до дерново-подзолистых почв; по вертикальному разрезу 20–35 см дерново-подзолистая почва, затем 100–150 см песчаные отложения, далее, как минимум, до 350 см плотный суглинок и глина. Агрохимические данные отсутствуют.

Геофизическая обсерватория - 4,3 Га

Территория представлена нативно смешанными лесами в пригородной антропогенно-нарушенной зоне. Окрестности экспериментального участка имеют выраженный характер малоэтажной и городской застройки.

Структура и типы растительности на участке:

участок смешанного леса с высотой полога до 28–30 м с подлеском.

Типы почв участка:

Почвы на экспериментальном участке серая лесная, дерново-подзолистая.

Болотные территории: стационар «Плотниково» - около 100 га

Экспериментальные участки расположены на обводненной мезотрофной топи и на нативном олиготрофном грядово-мочажинного- озерковом комплексе с озером. На экспериментальных участках следы с/х деятельности для окультуривания отсутствуют.

Структура и типы растительности на участке

Растительность представлена сосново- кустарничково-сфагновым фитоценозом.

Типы почв участка:

Почвы торфяные олиготрофные мощностью от 1 до 3,5 м; величина pH плавно изменяется от слабокислой к кислой реакции среды от периферии к центру болотного массива, pH солевой с глубиной торфяных залежей изменяется от сильно кислой до кислой реакции; гидролитическая кислотность уменьшается по профилю торфяных залежей от верхних горизонтов к нижним; распределение подвижного железа и алюминия по профилю торфяных залежей изменяется вместе с величиной pH подвижный фосфор аккумулируется в верхних горизонтах торфяных залежей; содержание подвижного калия также увеличивается в верхних горизонтах торфяных залежей.

Стационар «Васюганье» - около 450 Га.

Участок состоит из двух частей: стационара «Васюганье» (ИМКЭС и СибНИИСХиТ) площадью около 400 Га на нативном эвтрофном болоте «Самара», и участок площадью около 50 Га на осушенном участке нативного олиготрофного болота.

Участок находится в пределах водосборной площади р. Ключ параллельно линиям стока расположен экспериментальный участок – ландшафтный профиль, который пересекает следующие основные виды болотных фитоценозов: заболоченный высокорослый смешанный лес в периферийной части болотного массива, сосново- кустарничково-сфагновые фитоценозы (высокий рям, низкий рям), грядовый комплекс и осоково-сфагновую топь. Протяженность ландшафтного профиля составляет 1,5 км; следующий участок – нативное эвтрофное болото «Самара» площадью около 400 га, расположенное на низкой левобережной террасе р. Бакчар.

Структура и типы растительности на участке:

Ландшафтный профиль охватывает заболоченный лес с березово-сосново-зелѐномошным растительным сообществом с резко выраженным микрорельефом, образованным приствольными повышениями, упавшими стволами, моховыми кочками, корягами, выворотнями; высокий рям на окраине верхового водораздельного массива шириной 20–30 м, с микрорельефом, представленным моховыми подушками и приствольными буграми высотой до 50 см, занимающими около 50 % поверхности. Растительность высокого ряма принадлежит к сосново- кустарничково-осоково-сфагновой ассоциации. Растительность низкого ряма также относится к сосново-кустарничково- сфагновой ассоциации с низкой сосной. Микрорельеф низкого ряма волнистый из-за большого количества больших моховых подушек высотой около 30 см, диаметром до 3 м. В грядово-крупномочажинном комплексе на долю мочажин приходится около 80 % поверхности. Гряды узкие (2–3 м), дугообразные, не соединяющиеся между собой. На грядах небольшими группами растет Pinus sylvestris f. willkommii высотой 1–3 м. Осоково-сфагновая топь занимает центральную часть болотного массива. Микрорельеф представлен незначительными микроповышениями высотой до 20 см. Растительность открытой топи относится к травяно-сфагновой ассоциации.

Типы почв участка:

Почвы торфяные олиготрофные мощностью от 1 до 3,5 м; величина pH плавно изменяется от слабокислой к кислой реакции среды от периферии к центру болотного массива, pH солевой с глубиной торфяных залежей изменяется от сильно кислой до кислой реакции; гидролитическая кислотность уменьшается по профилю торфяных залежей от верхних горизонтов к нижним; распределение подвижного железа и алюминия по профилю торфяных залежей изменяется вместе с величиной pH подвижный фосфор аккумулируется в верхних горизонтах торфяных залежей; содержание подвижного калия также увеличивается в верхних горизонтах торфяных залежей.

Пойменные территории

Стационар «Кайбасово» - экспериментальные участки: более 200 га в пойме р. Обь

Участок включает пойменные ландшафты четырех высотных уровней поѐмности: исключительно долгопоѐмный, долгопоѐмный, среднепоѐмный и краткопоѐмный.

Структура и типы растительности на участке:

Характеризуется наличием небольших лесных массивов с участием темнохвойных пород развитых на гривах притеррасной части и на островах. Из лиственных лесов в пойме преобладают ветлянники разнотравные. На повышенных участках приречной части поймы встречаются тополевые леса из тополя белого и тополя черного. Осиновые, березовые и березово-осиновые леса занимают небольшие участки на высоких гривах прирусловой и центральной поймы. Низинные болотные массивы расположены в притеррасных частях пойменных сегментов. В растительном покрове болот основные площади занимают согры с древесным ярусом из кедра, ели, сосны и березы пушистой и березово-ивняково-дернисто-осоковые болота, также распространены и безлесные осоково-гипновые топи. Большую часть территории занимаю пойменные луга – осоковые, осоково-злаковые, злаковые и разнотравные.

Типы почв участка:

аллювиальные дерновые слоистые, аллювиальные дерновые, аллювиальные дерново-глеевые, аллювиальные луговые, аллювиальные болотные почвы

Научно - исследовательские работы

Проект Создание научно-образовательной инфраструктуры для разработки и испытания технологий контроля баланса климатически активных газов

Ожидаемые сроки реализации работы: 2022-2024 гг.

Проект направлен на развитие существующей системы наземных измерений потоков климатически активных газов на основе пульсационных и камерных измерений. В рамках проекта будет создана система дистанционного мониторинга климатически активных газов на основе авиа- и беспилотных платформ. Будут разработаны и уточнены модели для пространственной оценки потоков климатически активных газов и прогнозирования эмиссии или секвестрации углерода для разных экосистем. Так же планируется разработка новых и адаптация существующих междисциплинарных образовательных программ для подготовки специалистов в области климатических исследований.

Проект Исследование обмена парниковыми газами между подстилающей поверхностью и атмосферой и пространственного распределения концентрации и потоков в приземном слое СО2 и СН4 в различных экосистемах (болотных, лесных, пойменных, сельскохозяйственных, городских) Западной Сибири.

Ожидаемые сроки реализации работы: 2022-2024 гг.

Будут проведены режимные наблюдения газообмена и контролирующих его факторов почвенного покрова болотного, лесного, пойменного, сельскохозяйственного, городстких ландшафтов.

Полученные закономерности пространственно-временной динамики метана в различные периоды (включая холодный сезон) помогут создать новые подходы к ландшафтной снеговой съемки для оценки газообмена в холодный период года и провести сравнение результатов

с данными традиционных камерно-статических измерений.

Изучение миграционного потока органического углерода в водных средах болотных и пойменных экосистем

Ожидаемые сроки реализации работы: 2022-2024 гг.

Организация непрерывного круглогодичного мониторинга потоков органического углерода в водных средах болотных и пойменных экосистем. Будут уточнены параметры моделей для оценки баланса углерода с использованием данных дистанционного мониторинга. Полученные результаты могут быть использованы для развития фундаментальных представлений об углеродном цикле водных экосистем.

Изучение влияния химического состава органических соединений, характерных для растительности, торфов и почвы в различных экосистемах Западной Сибири, на аэрозолеобразование и поглощение/выделение парниковых газов

Ожидаемые сроки реализации работы: 2022-2024 гг.

На основе анализа закономерностей процессов образования и трансформации природных органических соединений, их взаимодействия с минеральными компонентами почв, процессов сорбции и миграции органических соединений в почвенном покрове и других компонентах ландшафта выявить роль органического вещества почв в углеродном цикле.

Понимание и предсказание динамики изменения углеродного баланса над территорией Западной Сибири

Ожидаемые сроки реализации работы: 2022-2024 гг.

В задачи проекта входит уточнение количественных оценок факторов, определяющих изменения углеродного баланса и связанных с ним других изменений, в т.ч. уменьшение неопределенности, связанной с источниками и стоками парниковых газов, выбросов аэрозолей, и их влияния на климат. Проведение мониторинга озонового слоя и исследование взаимодействий между изменением климата, истощением озонового слоя и другими атмосферными процессами. Исследование взаимодействий между выбросами загрязняющих веществ, атмосферным переносом, изменением климата и управлением качеством воздуха.

Разработка секвестрационных технологий.

Ожидаемые сроки реализации работы: 2022-2024 гг.

Систематизация и анализ информации об углеродном цикле, покрове суши и землепользовании, биологических и экологических процессах - с целью получения количественных оценок поступления в атмосферу парниковых газов и совершенствования стратегий сокращения их выбросов, разработки и применения сценариев выбросов (и связанных с ними прочих сценариев) для оценки будущих изменений климата.

Создание сертификационного центра

Ожидаемые сроки реализации работы: 2022-2024 гг.

Создание центра верификации, аудита и сертификации климатических проектов и секвестрационных технологий в число задач которого войдут сертификация оборудования, методов и технологий карбоновых полигонов, существующих и создаваемых на территории РФ, в т.ч. осуществления процесса верификации и аудита и подтверждения репрезентативности полученных мониторинговых данных.

Образовательная составляющая программы

Реализация на базе Томского государственного университета, срок 2023-2024 гг.

• Адаптация существующих программ бакалавриата «Экология», «Гидрометеорология», магистратуры «Изучение Сибири и Арктики» (экология и природопользование), «Интеллектуальный анализ больших данных» и аспирантуры «Экология» к задачам мониторинга климатически активных газов.
• Разработка новой междисциплинарной магистерской программы в области мониторинга климатически активных газов и секвестрационных технологий. Разработка междисциплинарных курсов «Мониторинг климатически активных газов» с использование технологий дистанционного образования и включение их в адаптируемые программы.
• Разработка программ учебных и производственных практик на Томском карбоновом полигоне и включение их в адаптируемые программы.
• Адаптация полученных в рамках работы полигона результатов в курс «Гидрология болот» на кафедре гидрологии геолого-географического факультета
• Летняя школа «Наука как форма жизни»: оценка углеродного баланса, стационар

Международная интеграция деятельности карбонового полигона.

Планируется привлечение зарубежных научных организаций и специалистов, совместные научно-исследовательские проекты, летние школы для молодых учёных и аспирантов, исследовательские стажировки в университетах-партнёрах, совместные научные конференции и симпозиумы в рамках консорциума со следующими зарубежными организациями:

• Национальный институт исследования окружающей среды (Цукуба, Япония)
• Лаборатория наук о климате и окружающей среде (Париж, Франция)
• Лаборатория исследования атмосферы, окружающего пространства и космических наблюдений (Париж, Франция)
• Лаборатория Геонаука и окружающая среда Тулузы (GET) (Тулуза, Франция)
• Институт исследований атмосферы и взаимодействия геосфер Университета Хельсинки (Хельсинки, Финляндия)
• Отдел глобального мониторинга НОАА (Боулдер, США)
• NABU, Warsaw University of Life Sciences (Варшава, Польша)
• Сеть исследовательских станций ИНТЕРАКТ

Проведение стажировок сотрудников в ведущих научных центрах по мониторингу климатически активных газов, по проблемам экономики, климатологии, математического моделирования, экологического предпринимательства

• Лаборатория наук о климате и окружающей среде (Париж, Франция) – 2 стаж.
• Лаборатория исследования атмосферы, окружающего пространства и космических наблюдений (Париж, Франция) – 1 стаж.
• Институт исследований атмосферы и взаимодействия геосфер Университета Хельсинки (Хельсинки, Финляндия) – 3 стаж.
• Отдел глобального мониторинга НОАА (Боулдер, США) – 1 стаж.
• Warsaw University of Life Sciences (Варшава, Польша) – 3 стаж.
• Лаборатория GET (Тулуза, Франция) 3 стаж.

Так же планируются Организация и проведение международных семинаров и конференций, проводимых на базе карбонового полигона.