Это раньше для непрофессионала все было просто и понятно. Смотришь на снимки из космоса — и на тебе, пожалуйста: горы и долины, моря и реки. А сейчас никакой романтики — сплошной поток цифр. Зато сколько наиважнейшей информации получают специалисты!
Не так давно в Институте космических исследований РАН проходила конференция «Научный космос XXI века: вызовы, решения, прорывы». Одно из выступлений посвящалось методам дистанционного зондирования Земли из космоса. И касалось, в частности, вопросов поглощения и накопления лесами углерода. О сути актуальной проблемы «Поиску» рассказал автор доклада, заведующий лабораторией ИКИ профессор Сергей БАРТАЛЕВ:
— Снимки с низкоорбитальных спутников начали делать и использовать для изучения лесов еще в конце 70-х годов прошлого века. Сегодня этот процесс значительно усложнился: фототехнику заменили измерительные физические приборы. Современное оборудование действует в разных диапазонах видимых и невидимых глазу длин волн. Например, радиолокационная аппаратура, а также оптоэлектронные сканирующие устройства дают информацию в различных спектральных зонах электромагнитных волн. И на Земле мы получаем, как говорят специалисты, радиометрически калиброванные цифровые данные. Наша задача — их правильно обработать, интерпретировать и довести полученные результаты до сведения всех заинтересованных в ценной информации специалистов. Материалы черпаем преимущественно из открытых международных банков данных. Сюда поступает, скажем, информация Европейского космического агентства, располагающего превосходными оптическими и радиолокационными спутниками. Мы, к сожалению, в создании современных технических средств спутниковой съемки пока заметно отстаем.
А что касается леса, то с помощью методов распознавания образов и активно развиваемого в последние годы машинного обучения мы получаем сведения о его характеристиках. Определяем, например, какие породы преобладают в лесах и какова их продуктивность, а также плотность, то есть как густо растут деревья, и даже устанавливаем объемы древесины. Это важно и с хозяйственной, и с экологической точек зрения, поскольку от этого зависят объемы углерода, которые лес накапливает, поглощая из воздуха углекислый газ. Благодаря комплексным результатам измерений рассчитываем возраст деревьев — с известной, конечно, погрешностью. А также выясняем, как быстро они растут. Конечно, на Земле на отдельных локальных участках специалисты сделают это более точно. Однако, заметим, регулярно проводить такие измерения в масштабах страны рутинным способом, да еще и в труднодоступных местах, скажем, в уссурийской тайге, на склонах Кавказских гор, Алтая и Саян, практически невозможно.
— Почему важно измерять углерод в лесах?
— Сегодня вопросами цикла углерода в лесах занимается множество специалистов. И это понятно: фотосинтез — фундаментальная основа жизни на Земле. Особенно он важен ввиду изменения климата и мощного антропогенного воздействия на окружающую среду. В рамках Парижского соглашения по климату многие страны добровольно взяли на себя обязательства сократить выбросы парниковых газов. Россия присоединилась к соглашению, но с условием, что при учете баланса эмиссий и стоков углерода на территории нашей страны будут приняты в расчет данные о его поглощении лесами. И сразу встал вопрос о возможности получения точных сведений о наличии углерода в лесах: сколько они его «вдыхают» и сколько «выдыхают»? Детальный, в масштабах всей огромной страны, достоверный ответ дают методы дистанционного зондирования из космоса.
Ученые ИКИ подключились к этим исследованиям в 2019 году, когда в кооперации с Центром по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН и Сибирским федеральным университетом выиграли мегагрант Российского научного фонда. Главная цель мегагранта — разработать методы, позволяющие вести постоянный мониторинг запасов и потоков углерода в лесах страны. Первая фаза гранта рассчитана на четыре года, и сейчас мы приступили к анализу результатов наших наработок.
— К гранту вернемся обязательно. А пока вопрос: существует ведь еще и налог на выбросы — это тоже ваша забота?
— Я бы сказал, частично, поскольку это механизм так называемого трансграничного углеродного регулирования. В его рамках и вводится — предположительно, с 2023 года — налог на выбросы компаний-производителей. По требованию Евросоюза все продукты, при производстве которых сжигается топливо и углерод попадает в атмосферу, должны облагаться налогом.
— То есть РФ должна платить за всю поставляемую Евросоюзу нефть, газ и прочее? Получится, наверное, немало?
— Да, по расчетам правительства РФ, нашим компаниям предстоит выплачивать ежегодно около 7,6 миллиарда долларов, если, конечно, не будут найдены альтернативные решения, например, в виде реализации так называемых лесоклиматических проектов. Их суть — в компенсации «углеродного следа», образуемого выбросами компаний, за счет посадки и выращивания лесов, а также более эффективной их охраны от пожаров. Соответственно количеству вредных выбросов, попавших в атмосферу при производстве продукции, компания-производитель должна посадить деревья в любом месте страны, чтобы они этот углерод поглотили. И декларациями тут не ограничишься. Потребуются доказательства, что фирмы действительно лес посадили и вырастили. Поэтому столь важной сегодня становится задача как можно точнее определять и оценивать, как и чем «дышат» наши леса.
— И все-таки почему при назначении налога не учитывают уже существующие леса?
— Это распространенное заблуждение. Есть соглашение о сокращении выбросов парниковых газов и есть леса, которые помогают справляться с этой общей проблемой. Ученые могут тут оказать помощь, поскольку предоставляют достоверные данные, основанные на инструментальных измерениях. Еще одна существенная проблема — пожары, наносящие огромный ущерб природе, ведь пораженные огнем деревья выбрасывают накопленный углерод в атмосферу, тем самым усугубляя парниковый эффект. Очень веская причина, почему необходимо усиливать охрану лесов.
— Третий год вы работаете по гранту РНФ. Что удалось сделать?
— Мы научились ежегодно определять запасы и потоки углерода в лесах на всей территории страны, включая брошенные и зарастающие сельскохозяйственные угодья, а также леса северных и других труднодоступных территорий. Леса на заброшенных сельскохозяйственных землях практически не учтены в официальной статистике, а это более 34 миллионов гектаров. Установили, что объем углерода, накопленный нашими лесами, составляет более 52 миллиардов тонн. А по расчетным данным предыдущих лет, — лишь порядка 40 миллиардов. О наших уточненных оценках запасов углерода написали статью, которую опубликовал очень серьезный журнал Sceintific Report, из семейства журналов Nature (2021.11, 12825. DOI: 10.1038/s41598-021-92152-9). Публикация получила немало откликов.
Известно, что лес поглощает углерод по-разному: в зависимости, например, от состава древесных пород, возраста деревьев, почвенных и климатических условий их роста, а также изменений погоды, воздействия пожаров, других негативных факторов и связанных с ними потерь. И это опять-таки были усредненные данные. Сейчас впервые мы получаем достоверную картину состояния лесов в стране. И если, по данным официальной отчетности, на территории РФ леса поглощали ежегодно примерно 140-160 миллионов углерода, то, по нашим оценкам, цифра приближается к 200 миллионов. Напомню, что по количеству лесов мы входим в тройку мировых лидеров вместе с Бразилией и Канадой. На нашу страну приходятся более 20% общей территории лесного покрова Земли. Однако большие площади заняты низкопродуктивными лесами, преимущественно на севере страны.
— Количество лесов сокращается?
— Да, однако в последние годы темпы снизились, и сегодня в среднем потери покрытой лесом площади составляют менее одного миллиона гектар в год. Но и это, безусловно, много, и нужны специальные меры по сохранению лесов.
— Чем вам помог грант?
— Главное, считаю, что нам удалось создать прекрасно работающий коллектив единомышленников. В него входят специалисты целого ряда организаций, всего около 40 человек. Мы работаем не только со спутниковыми данными, но и организовали ряд экспедиций. Измерения проводили непосредственно в лесах, чтобы затем сопоставить их со спутниковыми данными. Вели съемки с помощью беспилотников, закупили необходимое оборудование, чтобы ускорить вычисления и обработку данных. Сейчас готовим серию публикаций в рейтинговых международных журналах по результатам проекта. Развиваем инструментарий анализа получаемых данных, чтобы давать точные рекомендации правительству страны и компаниям-производителям по оптимальному управлению лесами. Это повысит способность наших лесов поглощать углерод и сокращать выбросы парниковых газов.
Юрий ДРИЗЕ
Нет комментариев