Шесть лет назад, осенью 2006 года в глухой сибирской тайге, в 600 километрах севернее Красноярска начала действовать научная обсерватория Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН – «Станция высотной мачты ZOTTO». С ее помощью ученые выясняют роль сибирских лесов в глобальном потеплении климата.
Большая часть ученых-экологов и климатологов уверена, что человечество ожидает серьезное потепление климата под влиянием ряда причин, в том числе антропогенного характера. По их мнению, повышение температуры в атмосфере возникает из-за роста концентрации парниковых газов, в первую очередь двуокиси углерода и метана, которые приводят к так называемому парниковому эффекту. Таяние арктических и антарктических льдов, повышение уровня Мирового океана, участившиеся ураганы и наводнения, по их мнению, подтверждают эту гипотезу.
Действительно, накопленные в верхних слоях атмосферы газы становятся экраном, из-за них все больше тепловой энергии, ранее уходившей в космос, возвращается на поверхность Земли. Одним из центральных индикаторов является круговорот углерода, точнее его двуокиси, более знакомой как углекислый газ. Основные его источники появления в атмосфере – сжигание угля, нефтепродуктов, промышленные выбросы, лесные пожары и такие естественные процессы, как дыхание животных, растений и почвы. Часть углерода потребляется растениями в процессе фотосинтеза и накапливается в так называемых резервуарах, где этот химический элемент хранится. Самыми емкими резервуарами, консервирующими углекислоту, считаются лес, почва и болота, где формируются торфяные отложения. И вот сейчас, считают в ученом мире, наступил период, когда выбросы парниковых газов достигли такого высокого уровня, что кредит естественных возможностей усваивать углерод уже исчерпан. Пришло время решительных мер.
С целью решения этой непростой задачи два десятка лет назад, в 1992 году на международной конференции в бразильском городе Рио-де-Жанейро была принята рамочная Конвенция ООН по изменению климата.
Основная цель Конвенции – общими усилиями мирового сообщества не допустить дальнейшего повышения концентрации парниковых газов в атмосфере. Правительства почти 200 стран должны были взять на себя обязательства по ограничению антропогенных выбросов парниковых газов на своих территориях. Страны – участники Конвенции обязались предоставлять подробную информацию о принимаемых для этого мерах.
В 1997 году в Киото (Япония) был подписан протокол к Конвенции, установивший количественные обязательства стран-участниц по сокращению выбросов парниковых газов, в нем были изложены основные принципы экономических механизмов регулирования выбросов парниковых газов. Там же были введены квоты выбросов для стран-участниц Киотского протокола. Экономисты подсчитали, какая часть всех парниковых газов выбрасывалась каждой страной в 1990 году и на сколько процентов они могли бы снизить эти выбросы. А политики согласились утвердить эти цифры как точку отсчета. В результате родилось решение, что если одна страна выбрасывает в атмосферу больше парниковых газов, чем установленная для нее квота, то она может прикупить недостающий до нужного уровня объем выбросов. Благодаря принятию рамочной Конвенции и Киотскому протоколу сложилась ситуация, когда Россия может продавать свои квоты, получить тем самым существенные экономические выгоды и одновременно внести свой вклад в улучшение экологической ситуации на планете в целом.
В протоколе также предусмотрено, что удаление двуокиси углерода из атмосферы природными экосистемами-поглотителями (в России к ним относятся лесные территории) засчитывается в счет выполнения показателей снижения выбросов.
Однако реализация Киотских соглашений во многом сдерживается из-за недостатка научной информации о процессах выделения и поглощения парниковых газов лесными и другими экосистемами, ответственными за поглощение углерода.
Чтобы устранить пробелы в познании окружающей среды, необходимо было создать систему мониторинга основных парниковых газов, как их выброса, так и консервации. При этом особое значение придается северным (бореальным) лесам Сибири. Их доля – пятая часть мировых лесов и вклад в глобальную первичную продуктивность оценивается на уровне тех же 20 процентов. Поэтому совсем не случайно родилась идея провести масштабные международные исследования под рабочим названием «Влияния биогеохимических циклов на быстрые изменения климата в Евразии». В них ключевая роль отводилась научной обсерватории в Центральной Сибири.
Конкретное место исследований было выбрано в 25 километрах от села Зотино Туруханского района, что определило название вышки – ZOTTO. Эти места с очень низкой плотностью населения считаются весьма неблагоприятными для жизни из-за континентального климата. В то же время экологическое загрязнение здесь минимальное и потому можно добиться очень высокой точности измерений. К тому же разница в климате на территории Сибири относительно невелика и структура экосистемы сибирской тайги, которая является самой большой лесной территорией в мире, практически однородна, представляет собой мозаику болотных и лесных экосистем, слабо затронутых человеческой деятельностью.
Обычно измерения потоков газов, которые вдыхает-выдыхает тайга, проводились и раньше, но в основном с вышек и мачт высотой до 30 метров. Площадь охвата такой обсерватории не превышает одного гектара, что крайне мало для глобальных исследований. К тому же ближе к поверхности земли потоки перемешиваются и искажают картину. Совсем другой эффект получится, если разместить датчики и проводить постоянные наблюдения на высоте 300 метров. Одновременно снижается влияние «шума», то есть помех, вызванных суточными изменениями в процессе фотосинтеза вблизи поверхности земли.
«Станция высотной мачты ZOTTO» вошла в сеть наблюдений за углеродом и сопрягается с подобной вышкой в Центральной Европе, где учеными Института биогеохимии им. Макса Планка (Йена, Германия) уже давно велись измерения потоков газов.
Финансирование строительства и приобретение приборов обеспечивали уже упомянутый Институт биогеохимии им. Макса Планка и Институт химии им. Макса Планка (г. Майнц, Германия). В сентябре 2004 года на месте оси будущей башни был забит первый колышек, а в октябре 2006 года объект был сдан в эксплуатацию.
В составе научной обсерватории имеется высотная мачта, лабораторный бункер, комплекс жилых помещений, в которых живут научные сотрудники. В систему жизнеобеспечения входят три дизель-генератора, водозаборная скважина, хранилище дизтоплива.
На станции постоянно находятся три человека, они обслуживают оборудование и ведут при этом необходимые научные наблюдения. Живут вахтовым способом. С декабря по март до обсерватории можно добраться по зимнику из Енисейска. В навигацию – по Енисею, в межсезонье – по воздуху, вертолетом.
Оборудование работает в полуавтоматическом режиме, показания датчиков, установленных на разных высотах, тут же обрабатываются компьютером и вносятся в базу данных. Газоанализаторы и газохроматографы обеспечивают данные о концентрации основных парниковых газов на профиле высот до 300 метров, фиксируют концентрацию и состав аэрозолей, оценивают прозрачность атмосферы. Кроме того, записываются метеорологические данные и ряд других параметров, интересных ученым.
Подобный набор приборов установлен в Германии, и все аналогичные данные проходят сравнительный анализ. Регулярно проводятся заборы образцов воздуха в емкости и переправляются в лаборатории, расположенные в Красноярске и Йене для анализа концентраций и соотношения изотопов.
– Сейчас на станции трудится интернациональная вахта из ученых Японии, Германии, Англии, России и других стран, – рассказывает проректор Сибирского федерального университета по науке и международному сотрудничеству Сергей Верховец, курировавший строительство обсерватории. – За шесть лет собран огромный научный материал, позволяющий более точно оценить не только атмосферные, но и наземные процессы.
Проводить исследования предполагается в течение многих лет, что даст возможность получить самые объективные данные по концентрации парниковых газов по циклу углерода и оценить поглотительную способность лесных и болотных экосистем Сибири.
– Мы также работаем над идеей придать лесному массиву вокруг высотной обсерватории статус особо охраняемой территории, тем более что бор-беломошник в тех местах считается уникальным природным явлением, – поясняет Сергей Верховец. – Саму же биостанцию вместе с вышкой под стать Эйфелевой башни намерены включить в один из маршрутов экологического туризма в Сибири, который с каждым годом вызывает все больший интерес.
Геннадий МИРОНОВ, Красноярский край.