Том 35, номер 12, статья № 9
Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:
Исследуется динамика потоков парниковых газов, которые измерялись с 2017 по 2021 г. в обсерватории «Фоновая» ИОА СО РАН (п. Киреевск, Томская обл.). Показано, что среднегодовые потоки СО2 в обсерватории изменялись от -283 (сток) до +31 мг × м-2 × ч-1 (эмиссия). Суточная минимальная эмиссия 1351 мг × м-2 × ч-1 фиксировалась в 2019 г., максимальная – 1789 мг × м-2 × ч-1 – в 2021 г. Наименьший за все время наблюдения сток был в 2017 г. и составлял 2099 мг × м-2 × ч-1. Наибольший, равный 2304 мг × м-2 × ч-1, зарегистрирован в 2018 г. Среднегодовые потоки метана находились в диапазоне от -0,032 в 2018 г. до -0,047 мг × м-2 × ч-1 в 2020 г. Суточная максимальная эмиссия метана фиксировалась в 2018 г. (0,915 мг × м-2 × ч-1), а минимальная в 2021 г. (0,095 мг × м-2 × ч-1). При этом максимальный сток варьировал от года к году в диапазоне: от -0,241 до -0,361 мг × м-2 × ч-1. Почва района измерений оказалась слабым источником N2O и сильным СО2 и СН4. Среднегодовые потоки N2O находились в пределах 0,007–0,011 мг × м-2 × ч-1. Мало менялись и межгодовые максимальные эмиссии (от 0,237 до 0,301 мг × м-2 × ч-1) и стоки (от -0,206 до -0,245 мг × м-2 × ч-1).
Ключевые слова:
атмосфера, воздух, диоксид азота, диоксид серы, диоксид углерода, метан, озон, оксид азота, оксид углерода, поток
Иллюстрации:
Список литературы:
1. O’Grady C. Warming of 1.5 °C carries risk of crossing climate tipping points // Science. 2022. V. 377, N 6611. P. 1135.
2. McKay D.I.A., Staal A., Abrams J.F., Winkelmann R., Sakschewski B., Loriani S., Fetzer I., Cornell S.E., Rockström J., Lenton T.M. Exceeding 1.5 °C global warming could trigger multiple climate tipping points // Science. 2022. V. 377, N 6611. P. 1171.
3. IPCC, 2021: Summary for Policymakers // Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge: Cambridge University Press, 2021. P. 1–41.
4. World Meteorological Organization Global Atmosphere Watch Implementation Plan: 2016–2023. Report No 228. WMO, 2017. 75 p.
5. Andrews A.E., Kofler J.D., Trudeau M.E., Williams J.C., Neff D.H., Masarie K.A., Chao D.Y., Kitzis D.R., Novelli P.C., Zhao C.L., Dlugokencky E.J., Lang P.M., Crotwell M.J., Fischer M.L., Parker M.J., Lee J.T., Baumann D.D., Desai A.R., Stanier C.O., De Wekker S.F.J., Wolfe D.E., Munger J.W., Tans P.P. CO2, CO, and CH4 measurements from tall towers in the NOAA Earth System Research Laboratory’s Global Greenhouse Gas Reference Network: Instrumentation, uncertainty analysis, and recommendations for future high-accuracy greenhouse gas monitoring efforts // Atmos. Meas. Tech. 2014. V. 7, N 2. P. 647–687.
6. Higuchi K., Worthy D., Chan D., Shashkov A. Regional source/sink impact on the diurnal, seasonal and inter-annual variations in atmospheric CO2 at a boreal forest site in Canada // Tellus B. 2003. V. 55, N 2. P. 115–125.
7. Sun Y., Yin H., Wang W., Shan C., Notholt J., Palm M., Liu K., Chen Z., Liu C. Monitoring greenhouse gases (GHGs) in China: Status and perspective // Atmos. Meas. Tech. 2022. V. 15, N 16. P. 4819–4834.
8. Kadygrov N., Broquet G., Chevallier F., Rivier L., Gerbig C., Ciais P. On the potential of the ICOS atmospheric CO2 measurement network for estimating the biogenic CO2 budget of Europe // Atmos. Chem. Phys. 2015. V. 15, N 22. P. 12765–12787.
9. Kulmala M., Lappalainen H.K., Petäjä T., Kurten T., Kerminen V.-M., Viisanen Y., Hari P., Sorvari S., Bäck J., Bondur V., Kasimov N., Kotlyakov V., Matvienko G., Baklanov A., Guo H.D., Ding A., Hansson H.-C., Zilitinkevich S. Introduction: The Pan-Eurasian Experiment (PEEX) – multidisciplinary, multiscale and multicomponent research and capacity-building initiative // Atmos. Chem. Phys. V. 15, N 22. P. 13085–13096.
10. Starkweather S., Larsen J.R., Kruemmel E., Eicken H., Arthurs D., Bradley A.C., Carlo N., Christensen T., Daniel R., Danielsen F., Kalhok S., Karcher M., Johansson M., Jóhannsson J., Kodama Y., Lund S., Murray M.S., Petäjä T., Pulsifer P.L., Sandven S., Sankar R.D., Strahlendorff M., Wilkinson J. Sustaining Arctic Observing Networks’ (SAON) Roadmap for Arctic Observing and Data Systems (ROADS) // Arctic. 2021. V. 74, suppl. 1. P. 56–68.
11. Pallandt M.M.T.A., Kumar J., Mauritz M., Schuur E.A.G., Virkkala A.-M., Celis G., Hoffman F.M., Göckede M. Representativeness assessment of the pan-Arctic eddy covariance site network and optimized future enhancements // Biogeosci. 2022. V. 19, N 3. P. 559–583.
12. Глаголев М.В. Аннотированный список литературных источников по результатам измерений потоков СН4 и СО2 из болот России // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. 2010. Т. 1, № 2. С. 5–57.
13. Алферов А.М., Блинов В.Г., Гитарский М.Л., Грабар В.А., Замолодчиков Д.Г., Зинченко А.В., Иванова Н.П., Ивахов В.М., Карабаню Р.Т., Карелин Д.В., Калюжный И.Л., Кашин Ф.В., Конюшков Д.Е., Коротков В.Н., Кровотынцев В.А., Лавров С.А., Марунич А.С., Парамонова Н.Н., Романовская А.А., Трунов А.А., Шилкин А.В., Юзбеков А.К. Мониторинг потоков парниковых газов в природных экосистемах. Саратов: Амирит, 2017. 279 с.
14. Grant R.F., Roulet N.T. Methane efflux from boreal wetlands: Theory and testing of the ecosystem model Ecosys with chamber and tower flux measurements // Global Biogeochem. Cycles. 2002. V. 16, N 4. P. 1054. DOI: 10.1029/2001GB001702.
15. Смагин А.В., Глаголев М.В., Суворов Г.Г., Шнырев Н.А. Методы исследования потоков газов и состава почвенного воздуха в полевых условиях с использованием портативного газоанализатора ПГА-7 // Вестн. МГУ. Сер. Почвоведение. 2003. № 3. С. 29–36.
16. Глаголев М.В. К методу «обратной задачи» для определения поверхностной плотности потока газа из почвы // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. 2010. Т. 1, № 1. С. 17–36.
17. Pavelka P., Acosta M., Kiese R., Altimir N., Brümmer C., Crill P., Darenova E., Fuß R., Gielen B., Graf A., Klemedtsson L., Lohila A., Longdoz B., Lindroth A., Nilsson M., Jiménez S.M., Merbold L., Montagnani L., Peichl M., Mari Pihlatie M., Pumpanen J., Ortiz P.S., Silvennoinen H., Skiba U., Vestin P., Weslien P., Janous D., Kutsch W. Standardisation of chamber technique for CO2, N2O, and CH4 fluxes measurements from terrestrial ecosystems // Int. Agrophys. 2018. V. 32, N 12. P. 569–587.
18. Riederer M., Serafimovich A., Foken T. Net ecosystem CO2 exchange measurements by the closed chamber method and the eddy covariance technique and their dependence on atmospheric conditions // Atmos. Meas. Tech. 2014. V. 7, N 4. P. 1057–1064.
19. You Y., Staebler R.M., Moussa S.G., Beck J., Mittermeier R.L. Methane emissions from an oil sands tailings pond: A quantitative comparison of fluxes derived by different methods // Atmos. Meas. Tech. 2021. V. 14, N 3. P. 1879–1892.
20. Wang X., Wang C., Bond-Lamberty B. Quantifying and reducing the differences in forest CO2-fluxes estimated by eddy covariance, biometric and chamber methods: A global synthesis // Agric. For. Meteorol. 2017. V. 247. P. 93–103.
21. Wang K., Liu C., Zheng X., Pihlatie M., Li B., Haapanala S., Vesala T., Liu H., Wang Y., Liu G., Hu F. Comparison between eddy covariance and automatic chamber techniques for measuring net ecosystem exchange of carbon dioxide in cotton and wheat fields // Biogeosci. 2013. V. 10, N 11. P. 6865–6877.
22. Almand-Hunter B.B., Walker J.T., Masson N.P., Hafford L., Hannigan M.P. Development and validation of inexpensive, automated, dynamic flux chambers // Atmos. Meas. Tech. 2015. V. 8, N 1. P. 267–280.
23. Antonovich V.V., Antokhin P.N., Arshinov M.Yu., Belan B.D., Balin Yu.S., Davydov D.K., Ivlev G.A., Kozlov A.V., Kozlov V.S., Kokhanenko G.P., Novoselov M.M., Panchenko M.V., Penner I.E., Pestunov D.A., Savkin D.E., Simonenkov D.V., Tolmachev G.N., Fofonov A.V., Chernov D.G., Smargunov V.P., Yausheva E.P., Paris J.-D., Ancellet G., Law K.S., Pelon J., Machida T., Sasakawa M. Station for the comprehensive monitoring of the atmosphere at Fonovaya Observatory, West Siberia: Current status and future needs // Proc. SPIE. 2018. V. 10833. P. 108337Z. DOI: 10.1117/12.2504388.
24. Автоматическая камера для измерения потоков парниковых газов на поверхности раздела «почва – атмосфера». Белан Б.Д., Аршинов М.Ю., Давыдов Д.К., Козлов А.В., Ивлев Г.А. Патент на полезную модель № 169373 от 15 марта 2017 г.
25. Friedlingstein P., Jones M.W., O’Sullivan M., Andrew R.M., Hauck J., Peters G.P., Peters W., Pongratz J., Sitch S., Le Quéré C., Bakker D.C.E., Canadell J.G., Ciais P., Jackson R.B., Anthoni P., Barbero L., Bastos A., Bastrikov V., Becker M., Bopp L., Buitenhuis E., Chandra N., Chevallier F., Chini L.P., Currie K.I., Feely R.A., Gehlen M., Gilfillan D., Gkritzalis T., Goll D.S., Gruber N., Gutekunst S., Harris I., Haverd V., Houghton R.A., Hurtt G., Ilyina T., Jain A.K., Joetzjer E., Kaplan J.O., Kato E., Goldewijk K.K., Korsbakken J.I., Landschützer P., Lauvset S.K., Lefèvre N., Lenton A., Lienert S., Lombardozzi D., Marland G., McGuire P.C., Melton J.R., Metzl N., Munro D.R., Nabel J.E.M.S., Nakaoka S.-I., Neill C., Omar A.M., Ono T., Peregon A., Pierrot D., Poulter B., Rehder G., Resplandy L., Robertson E., Rödenbeck C., Séférian R., Schwinger J., Smith N., Tans P.P., Tian H., Tilbrook B., Tubiello F.N., van der Werf G.R., Wiltshire A.J., Zaehle S. Global Carbon Budget 2019 // Earth Syst. Sci. Data. 2019. V. 11, N 4. P. 1783–1838.
26. Keenan T.F., Luo X., De Kauwe M.G., Medlyn B.E., Prentice I.C., Stocker B.D., Smith N.G., Terrer C., Wang H., Zhang Y., Zhou S. A constraint on historic growth in global photosynthesis due to increasing CO2 // Nature. 2021. V. 600, N 7888. P. 253–257.
27. Wehr R., Munger J.W., McManus J.B., Nelson D.D., Zahniser M.S., Davidson E.A., Wofsy S.C., Saleska S.R. Seasonality of temperate forest photosynthesis and daytime respiration // Nature. 2016. V. 534, N 7609. P. 680–683.
28. Мишустин Е.Н. Круговорот азота и его соединений в природе. Роль микроорганизмов в круговороте газов в природе. М.: Наука, 1979. С. 68–91.
29. Schindlbacher A., Zechmeister-Boltenstern S., Butterbach-Bahl K. Effects of soil moisture and temperature on NO, NO2, and N2O emissions from European forest soil // J. Geophys. Res. 2004. V. 109. P. D17302. DOI: 10.1029/2004JD004590.
30. Pilegaard K., Skiba U., Ambus P., Beier C., Brüggemann N., Butterbach-Bahl K., Dick J., Dorsey J., Duyzer J., Gallagher M., Gasche R., Horvath L., Kitzler B., Leip A., Pihlatie M.K., Rozenkranz P., Seufert G., Vesala T., Westrate H., Zechmeister-Boltenster N. Factors controlling regional differences in forest soil emission of nitrogen oxides (NO and NO2) // Biogeosci. 2006. V. 3, N 4. P. 651–661.
31. Machefert S.E., Dise N.B., Goulding K.W.T., Whitehead P.G. Nitrous oxide emissions from two riparian ecosystems: Key controlling variables // Water, Air, Soil Pollut: Focus. 2004. V. 4, N 2–3. P. 427–436.
32. Краснов О.А., Maksyutov Sh., Давыдов Д.К., Фофонов А.В., Глаголев М.В., Inoue G. Мониторинг эмиссии метана и двуокиси углерода из почвы в атмосферу и параметры почвы. Бакчарское болото Томской области (2014 г.) // Оптика атмосф. и океана. 2015. Т. 28, № 7. С. 630–637.
33. Глаголев М.В., Ильясов Д.В., Терентьева И.Е., Сабреков А.Ф., Краснов О.А., Максютов Ш.Ш. Эмиссия метана и диоксида углерода в заболоченных лесах южной и средней тайги Западной Сибири // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 4. С. 301–309.
34. Serikova S., Pokrovsky O.S., Ala-Aho P., Kazantsev V., Kirpotin S.N., Kopysov S.G., Krickov I.V., Laudon H., Manasypov R.M., Shirokova L.S., Soulsby C., Tetzlaff D., Karlsson J. High riverine CO2 emissions at the permafrost boundary of Western Siberia // Nature Geosci. 2018. V. 11, N 11. P. 825–829.
35. Mustamo P., Maljanen M., Hyvärinen M., Ronkanen A.-K., Kløve B. Respiration and emissions of methane and nitrous oxide from a boreal peatland complex comprising different land-use types // Boreal Environ. Res. 2016. V. 21, N 5–6. P. 405–426.
36. Glagolev M., Kleptsova I., Filippov I., Maksyutov S., Machida T. Regional methane emission from West Siberia mire landscapes // Environ. Res. Lett. 2011. V. 6, N 4. P. 045214.
37. Sabrekov A.F., Runkle B.R.K., Glagolev M.V., Kleptsova I.E., Maksyutov S.S. Seasonal variability as a source of uncertainty in the West Siberian regional CH4 flux upscaling // Environ. Res. Lett. 2014. V. 9, N 4. P. 045008.
38. Sabrekov A.F., Runkle B.R.K., Glagolev M.V., Terentieva I.E., Stepanenko V.M., Kotsyurbenko O.R., Maksyutov S.S., Pokrovsky O.S. Variability in methane emissions from West Siberia’s shallow boreal lakes on a regional scale and its environmental controls // Biogeosci. 2017. V. 14, N 15. P. 3715–3742.
39. Arshinov M.Yu., Belan B.D., Davydov D.K., Maksutov Sh.Sh., Fofonov A.V. Comparison of flows of greenhouse gases at the atmosphere – soil interface for three areas of the Tomsk Region // Proc. SPIE. 2020. V. 11560. P. 115607M. DOI: 10.1117/12.2576745.
40. Saikawa E., Prinn R.G., Dlugokencky E., Ishijima K., Dutton G.S., Hall B.D., Langenfelds R., Tohjima T., Machida T., Manizza M., Rigby M., O’Doherty S., Patra P.K., Harth C.M., Weiss R.F., Krummel P.B., van der Schoot M., Fraser P.J., Steele L.P., Aoki S., Nakazawa T., Elkins J.W. Global and regional emissions estimates for N2O // Atmos. Chem. Phys. 2014. V. 14, N 9. P. 4617–4641.
41. Thompson R.L., Lassaletta L., Patra P.K., Wilson C., Wells K.C., Gressent A., Koffi E.N., Chipperfield M.P., Winiwarter W., Davidson E.A., Tian H., Canadell J.G. Acceleration of global N2O emissions seen from two decades of atmospheric inversion // Nat. Clim. Change. 2019. V. 9, N 12. P. 993–998.
42. Maier R., Hörtnag L., Buchmann N. Greenhouse gas fluxes (CO2, N2O, and CH4) of pea and maize during two cropping seasons: Drivers, budgets, and emission factors for nitrous oxide // Sci. Total Environ. 2022. V. 849. P. 157541.
43. Gong Y., Wu J., Vogt J., Le T.B., Yuan T. Combination of warming and vegetation composition change strengthens the environmental controls on N2O fluxes in a boreal peatland // Atmosphere. 2018. V. 9, N 12. P. 480.
44. Tangen B.A., Bansa A. Prairie wetlands as sources or sinks of nitrous oxide: Effects of land use and hydrology // Agric. For. Meteorol. 2022. V. 320. P. 108968.
45. Wangari E.G., Mwanake R.M., Kraus D., Werner C., Gettel G.M., Kiese R., Breuer L., Butterbach-Bahl K., Houska T. Number of chamber measurement locations for accurate quantification of landscape-scale greenhouse gas fluxes: Importance of land use, seasonality, and greenhouse gas type // J. Geophys. Res.: Biogeosci. 2022. V. 127, N 9. P. e2022JG006901.
46. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Давыдов Д.К., Краснов О.А., Macsutov Sh.Sh., Machida Т., Sasakawa Motoki, Фофонов А.В. Особенности вертикального распределения углекислого газа над югом Западной Сибири в летний период // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 8. С. 670–681.
