Мониторинг экосистемных потоков парниковых газов на территории россии: сеть RuFlux

Впервые дается обобщенная информация по истории формирования, состоянию наблюдений и основным научным результатам региональных сетей и станций, включенных в RuFlux – общероссийскую систему мониторинга экосистемных потоков парниковых газов (ПГ). Измерения проводятся по мировым стандартам методом турбулентных пульсаций (eddy covariance method), обеспечивающим сопоставимые оценки потоков ПГ на пространственном уровне отдельных экосистем. Получены многолетние (более 190 станций-лет наблюдений) ряды потоков ПГ. По состоянию на осень 2022 г. 86% станций сети RuFlux расположено в лесных и болотных экосистемах, 77% всех станций – в средней и южной тайге. Почти все ненарушенные экосистемы России являются стоками CO2 из атмосферы с диапазоном средних годовых оценок нетто-поглощения от 80 до 240 г C/(м2 год). Баланс ПГ определяется комплексом абиотических и биотических факторов. Среднее многолетнее неттопоглощение CO2 выше в мерзлотных лиственничниках Сибири, чем в ельниках Европейской территории России, несмотря на краткость вегетационного сезона (менее 4 мес. у лиственничников и более 6 мес. у ельников). При движении с запада на восток интенсивность стока CO2 в середине лета увеличивается, а эмиссия CO2 в середине зимы резко снижается. Природные и антропогенные нарушения приводят к трансформации углеродного баланса за счет увеличения выделения CO2 в атмосферу. В целом, сеть RuFlux охватывает широкий спектр климатических условий и типов экосистем, но для повышения ее репрезентативности по всей территории России требуется создание станций, работающих по методу турбулентных пульсаций, в тундровых, северо-таежных, лесостепных, степных и полупустынных экосистемах. Также нужна организация мониторинга ПГ в антропогенно-измененных экосистемах (в том числе агроценозах) и в экосистемах с сукцессиями, вызванными природными нарушениями.

1. Бурба Г.Г., Курбатова Ю.А., Куричева О.А., Авилов В.К., Мамкин В.В. Метод турбулентных пульсаций. Краткое практическое руководство. М.: ИПЭЭ им. А.Н. Северцова РАН, 2016. 223 с.

2. Карелин Д.В., Замолодчиков Д.Г., Шилкин А.В., Куманяев А.С., Попов С.Ю., Тельнова Н.О., Гитарский М.Л. Влияние прогрессирующего распада древостоя на углеродный обмен еловых лесов // ДАН. Сер. наук о Земле. 2020. Т. 493. № 1. С. 89–93.

3. Чебакова Н.М., Выгодская Н.Н., Арнет А., БелеллиМаркезини Л., Курбатова Ю.А., Парфенова Е.И., Валентини Р., Верховец С.В., Ваганов Е.А., Шульце Е.Д. Энерго- и массообмен и продуктивность основных экосистем Сибири (по результатам измерений методом турбулентных пульсаций) 2. Углеродный обмен и продуктивность // Изв. РАН. Сер. биол. 2014. № 1. С. 65–75.

4. Alekseychik P., Mammarella I., Karpov D., Dengel S., Terentieva I., Sabrekov A., Glagolev M., Lapshina E. Net ecosystem exchange and energy fluxes measured with eddy covariance technique in a West Siberian bog // Atmospheric Chem. and Phys. 2017. Vol. 17. P. 9333–9345. https://doi.org/10.5194/acp-2017-43

5. Baldocchi D.D. How eddy covariance flux measurements have contributed to our understanding of Global Change Biology // Global Change Biology. 2020. Vol. 26. № 1. P. 242–260.

6. Dolman A.J., Shvidenko A., Schepaschenko D., Ciais P., Tchebakova N., Chen T., van der Molen M.K., Belelli Marchesini L., Maximov T.C., Maksyutov S., Schulze E.-D. An estimate of the terrestrial carbon budget of Russia using inventory-based, eddy covariance and inversion methods // Biogeosciences. 2012. Vol. 9. № 12. P. 5323–5340.

7. Heimann M. The EUROSIBERIAN CARBONFLUX project // Tellus B: Chemical and Physical Meteorology. 2002. Vol. 54. № 5. P. 417–419.

8. Karelin D.V., Zamolodchikov D.G., Shilkin A.V., Popov S.Y., Kumanyaev A.S., de Gerenyu V.O., Tel’nova N.O., Gitarskiy M.L. The effect of tree mortality on CO2 fluxes in an old-growth spruce forest // European J. of Forest Research. 2021. Vol. 140. № 2. P. 287–305.

9. Kurbatova J., Li C., Varlagin A., Xiao X., Vygodskaya N. Modeling carbon dynamics in two adjacent spruce for- ests with different soil conditions in Russia // Biogeosciences. 2008. Vol. 5. P. 969–980.

10. Kurbatova J., Li C., Tatarinov F., Varlagin A., Shalukhina N., Olchev A. Modeling of the carbon dioxide fluxes in European Russia peat bogs // Environmental Research Lett. 2009. Vol. 4. № 4. P. 045022.

11. Mamkin V., Kurbatova J., Avilov V., Ivanov D., Kuricheva O., Varlagin A., Yaseneva I., Olchev A. Energy and CO2 exchange in an undisturbed spruce forest and clear-cut in the Southern Taiga // Agric. For. Meteorol. 2019a. Vol. 265. P. 252–268.

12. Mamkin V.V., Mukhartova Y.V., Diachenko M.S., Kurbatova J.A. Three-year variability of energy and carbon dioxide fluxes at clear-cut forest site in the European southern taiga // Geography. Environment, Sustainability. 2019b. Vol. 12. № 2. P. 197–212.

13. Mamkin V., Varlagin A., Yaseneva I., Kurbatova J. Response of Spruce Forest Ecosystem CO2 Fluxes to Inter-Annual Climate Anomalies in the Southern Taiga // Forests. 2022. Vol. 13. № 7. P. 1019. https://doi.org/10.3390/f13071019

14. Mamkin V., Avilov V., Ivanov D., Varlagin A., Kurbatova J. Interannual variability of the ecosystem CO2 fluxes at paludified spruce forest and ombrotrophic bog in southern taiga // Atmospheric Chem. and Phys. 2023. Vol. 23. № 3. P. 2273–2291. https://doi.org/10.5194/acp-23-2273-2023

15. Maximov T.C., Maksimov A.P., Kononov A.V., Kotani A., Dolman A.J. Carbon Cycles in Forests // Water and Carbon Dynamics / T. Ohta, T. Hiyama, Y. Iijima, A. Kotani, T.C. Maximov (Eds.). Singapore: Springer Nature Singapore Pte Ltd., 2019. P. 69–100. https://doi.org/10.1007/978-981-13-6317-7

16. Mikhaylov O.A., Zagirova S.V., Miglovets M.N. Seasonal and inter-annual variability of carbon dioxide exchange at a boreal peatland in north-east European Russia // Mires and Peat. 2019. Vol. 24. № 34. P. 1–16.

17. Schulze E.-D., Lloyd J., Kelliher F.M., Wirth C., Rebmann C., Lühker B., Mund M., Knohl A., Milyukova I.M., Schulze W., Ziegler W., Varlagin A.V., Sogachev A.F., Valentini R., Dore S., Grigoriev S., Kolle O., Panfyorov M.I., Tchebakova N., Vygodskaya N.N. Productivity of forests in the Eurosiberian boreal region and their potential to act as a carbonsink – a synthesis // Global Change Biology. 1999. Vol. 5. № 6. P. 703–722.

18. Schulze E.-D., Vygodskaya N.N., Tchebakova N.M., Czimczik C.I., Kozlov D.N., Lloyd J., Mollicone D., Parfenova E., Sidorov K.N., Varlagin A.V., Wirth Ch. The Eurosiberian transect: An introduction to the experimental region // Tellus B: Chemical and Physical Meteorology. 2002a. Vol. 54. № 5. P. 421–428.

19. Zagirova S.V., Mikhailov O.A., Elsakov V.V. Carbon Dioxide and Water Exchange between Spruce Forest and Atmosphere in Spring–Summer under Different Weather Conditions // Contemporary Problems of Ecology. 2019b. Vol. 12. № 1. P. 45–58.