Ловцы углерода
ММГУ и «Яндекс» открыли в подмосковном Чашниково карбоновый полигон. С виду это самое обыкновенное место, если не замечать датчиков, которые собирают для ученых терабайты облачных данных. Цель проекта — создать точную цифровую модель «Круговорота углерода в природе»
«Карбоновый полигон» — словосочетание новое, еще пару лет назад о нем мало кто слышал. В феврале 2021 года Минобрнауки запустило пилотный проект по созданию в разных регионах России карбоновых полигонов, чтобы восполнить (хотя бы отчасти) острый недостаток информации о потоках парниковых газов на территории нашей страны. В специально подобранных экосистемах проводятся мониторинговые измерения потоков парниковых (климатически активных) газов, а также развиваются технологии по снижению их выбросов и увеличению их поглощения из атмосферы. Полигоны называются карбоновыми, потому что речь идет в первую очередь об исследованиях выделения диоксида углерода (по латыни carboneum — уголь), а вместе с ним и других парниковых газов, таких как метан или закись азота. Их содержание в атмосфере планеты сейчас самое высокое за последние 800 тыс. лет. Эти выбросы окутывают Землю, удерживая солнечное тепло, что приводит к росту глобальной температуры и другим изменениям климата. Снижение антропогенных выбросов, восстановление потенциала природных экосистем, регулирующих обмен земной поверхности и атмосферы, — важнейшая задача человечества.
Любая природная система обладает уникальными свойствами, и, чтобы оценить влияние отдельных экосистем на климат, придется учесть множество факторов — особенности почв, виды растений, микроклимат, рельеф и другие характеристики каждой конкретной местности. Отсюда и слово «полигон» в названии — ученые выбирают участки с характерными для региона экосистемами и проводят на этой территории научные исследования и испытания новых технологий. Есть, кстати, природные экосистемы, которые выделяют углекислого газа даже больше, чем поглощают, — это перестойные леса или осушенные болота.
Самое типичное место Подмосковья
Полигон в Чашникове выглядит как обычнейшее Подмосковье — луг с кое-где еще цветущими травами, пруды, овраги, вдали виднеются распаханное поле и корпуса агробиостанции, где студенты-почвоведы из МГУ проходят летнюю практику. Рядом лес, с виду тоже вполне обыкновенный, — полигон ведь и должен содержать типичные для региона ландшафты, быть своего рода усредненным портретом природы Подмосковья. Тропинка между елей и берез с первыми желтыми листьями ведет к белой измерительной вышке, возвышающейся над лесом. На вышке метеорологические приборы и газоанализаторы, под ней — красная табличка с надписью «Внимание! Идет эксперимент».
Эксперимент действительно идет, причем в масштабах страны: в России сейчас насчитывается 17 действующих полигонов общей площадью почти 40 тыс. гектаров. Морской карбоновый полигон развернут в Краснодарском крае в Голубой бухте Черного моря. Аграрные карбоновые полигоны, задачей которых является исследование переноса парниковых газов между аграрными ландшафтами и атмосферой, работают в Башкортостане и Татарстане.
Данные, получаемые с помощью наземных и дистанционных измерений, загружаются в облачное хранилище на базе Yandex Cloud в режиме реального времени. На их основе создают модели машинного обучения, которые будут прогнозировать динамику выделения и поглощения климатически активных газов в Подмосковье и стране в целом. Планируется сформировать единую базу сбора информации и обмена данными между всеми российскими карбоновыми полигонами от Калининградской области до Сахалина, включая даже прибрежные участки океана. Полученные таким образом знания можно будет применять не только в научных целях, но и для решения разнообразных прикладных задач — например, для разработки технологий по связыванию атмосферного СО2 в виде почвенного органического углерода.
Павел Красильников, и. о. декана факультета почвоведения МГУ, доктор биологических наук, профессор, членкорреспондент РАН: