CC BY
51
УДК 631.41
ЭМИССИЯ МЕТАНА ИЗ БОЛОТНЫХ ЛАНДШАФТОВ ПОДТАЙГИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ: К «СТАНДАРТНОЙ МОДЕЛИ» ВС51
М.В. Глаголев, И.Е. Клепцова, И.В. Филиппов, В.С. Казанцев, Т. Мачида, Ш.Ш. Максютов
Приведены экспериментальные данные по эмиссии метана в типичных болотных микроландшафтах подтайги Западной Сибири. Эти данные генерализованы на основе концепции «стандартной модели», представляющей собой совокупность периодов эмиссий, картографической основы и распределений плотностей вероятностей величин потоков из типичных экосистем. Версия Вс5 модели дает для подтайги значение годовой эмиссии 0,8 ± 0,6 МтС—СЩ (для всей Западной Сибири: 5,2 ± 3,0 МтС).
Ключевые слова: эмиссия метана, региональный поток, моделирование эмиссии, под-тайга, Западная Сибирь.
Введение
Заболоченные территории в проблеме метана как «парникового» газа. Метан сильно влияет на фотохимию атмосферы и является важным «парниковым» газом в климатической системе — по величине прямого потенциала глобального потепления он в 39 раз (для периода 20 лет) превышает СО2 [14]. В связи с этим динамика его концентрации в атмосфере учитывается в современных климатических моделях (см. [17] и ссылки там). В таких моделях уравнение атмосферного переноса метана обязательно содержит в той или иной форме член, описывающий поверхностный источник СН4.
Среди всех возможных источников метана главную роль играют болота [12]. Поток СН4 из всех болот мира составляет, по данным разных авторов, от 92 до 110 Тг/год. Около 60% глобальной эмиссии из болот обусловлено торфяными массивами, находящимися в полосе от 50° до 70° с.ш. Вклад болот в глобальную эмиссию с территории бывшего СССР составлял 11 Тг/год (т.е. 19—21% от всего потока СН4 с территории страны). Считается, что на долю западно-сибирских болот приходится почти 1/3 потока СН4 из всех болот страны (см. [6] и ссылки там).
Однако имеющиеся сегодня оценки нельзя признать надежными. В настоящее время по количеству экспериментальных данных о потоке метана из болот среди всех регионов России лидирует Западная Сибирь. Но даже для этого (наиболее изученного) региона оценки годовой эмиссии СН4 у разных авторов различаются на порядок (см. обзор литературы и анализ основных оценок в [5])!
Цель цикла наших исследований последних лет [3, 6, 11 и др.] — уточнение региональной оценки эмиссии метана с территории Западной Сибири. За-
дача данной работы — оценить величины удельных потоков метана, характерные для подтайги Западной Сибири и объединить разнородную информацию по эмиссиям в рамках «стандартной модели».
Концепция «стандартной модели». В [5, 7] кратко рассмотрены современные подходы к определению мощности природных источников метана, основанные на методах решения либо прямых, либо обратных задач математического моделирования, и сделан вывод, что в обоих случаях оказывается полезной даже очень приближенная оценка географического распределения эмиссий.
Мы предлагаем такую оценку (полученную на основании данных мониторинга для типичных мета-нобразующих экосистем всех природных зон Западной Сибири) и называем ее «стандартной моделью» эмиссии. Она включает в себя три основных элемента (для каждой природной зоны):
1) продолжительность периодов эмиссии метана (ППЭМ);
2) площадь разных типов болот и соотношение микроландшафтов в них;
3) набор распределений плотностей вероятностей удельных потоков метана в типичных биогеоценозах зоны.
С появлением новых данных мониторинга «стандартная модель» непрерывно совершенствуется. Для удобства было предложено обозначать версии «стандартной модели» трехзначным кодом, в котором первый знак (прописная буква латинского алфавита) определяет тип модели и соответствует принятому в данной модели набору ППЭМ, второй (строчная буква латинского алфавита — класс модели) — совокупность площадей различных типов болот и соотношение элементов микроландшафтов в них; третий (цифра — серия модели) — систему статистических характеристик типичных удельных потоков.
1 Авторы выражают искреннюю благодарность всем участникам экспедиций 2003—2008 гг., трудом которых получена часть представленных экспериментальных данных. В этой связи особую признательность хотелось бы выразить В. Ботину, М. Ковалеву и Д. Слонову.
История создания и развития «стандартной модели». Подробно методические и методологические основы стандартных моделей до версии Аа3 (включительно) описаны в [5]. В моделях класса «а» наименьшими пространственными единицами были болотные округа, которые выделялись в соответствии с [19] (таким образом, средняя площадь пространственной единицы составляла порядка 100 000 км2). Распределение шести классов характерных экосистем («мерзлые бугры», «гряды и рямы», «внутрибо-лотные озера», «олиготрофные мочажины», «мезо-трофные» и «эвтрофные» топи) по типам болотных комплексов для различных природных зон в этих моделях было взято из [26]. Переход к моделям класса «Ь» был осуществлен главным образом на основе работы [27]: средняя площадь пространственной единицы уменьшилась примерно до 1400 км2, а количество типичных экосистем было увеличено до восьми за счет выделения «гряд» и «рямов» по отдельности из ранее единого класса «гряды и рямы», а также введения нового класса «приозерные сплавины». Кратко модель АЬ4 описана в [8].
К сожалению, до сих пор опубликована лишь часть экспериментальных данных, на основании которых была построена «стандартная модель»: данные по эмиссии метана в лесотундре опубликованы в [7], северной тайге — [13], часть данных по средней тайге — в [10].
В версии Вс5 учтен не только новый массив экспериментальных данных, но по сравнению с предыдущими версиями внесены следующие важные изменения:
• уточнены даты начала и конца летне-осеннего периода в природных зонах Западной Сибири (по [20]);
• уточнены границы природных зон Западной Сибири (по [2, 19]);
• учтена эмиссия метана из заболоченных местообитаний в степной зоне;
• использованы реальные данные для зоны тундры Западной Сибири (ранее в «стандартной модели» использовались результаты, полученные в тундре Полярного Урала).
Объекты и методы исследования
Все основные ключевые участки, на которых были получены экспериментальные данные для «стандартной модели», показаны на рис. 1. В зоне под-тайги работу проводили на участках «Тарманы» (№ 22), «Мулдаши» (№ 23), «Обское» (№ 8), «Таган» (№ 27), «Батурино» (№ 28) (табл. 1). Измерения эмиссии осуществляли методом статических камер в течение летне-осенних периодов 2003—2009 гг. Подробное описание методики этих и сопутствующих измерений представлены в [11].
Региональный поток (Т, Тг С—СЩ/год) в модели вычисляется по формуле
I п т
Т = р • £¥к, ¥к = £/1к ■ Б1к • Тк; = £ (Фд • а
к=1 г =1 у =1
где р — коэффициент пересчета миллиграммов в тераграммы (р = 10-15); Fk (мг С—СН4/год) — поток метана из к-й природной зоны (к = 1, 2, ..., I, I =8: к = 1 — степь, к = 2 — лесостепь, к = 3 — подтайга, к = 4 — южная тайга, к = 5 — средняя тайга, к = 6 — северная тайга, к = 7 — лесотундра, к = 8 — тундра); (мг С—СН4 • м-2 • ч-1) — удельный поток метана с болотных комплексов г-го типа в к-й природной зоне (г = 1, 2, ..., п, п = 20 в соответствии с типологией Е.А. Романовой, как она описана в [5, 26]); (м2) — площадь болотных комплексов г-го типа в к-й природной зоне (для подсчета площадей использовали электронную карту болотных комплексов Западной Сибири [26]); Тк (ч/год) — период эмиссии метана в к-й природной зоне (тундра — 2424, лесотундра — 2832, северная тайга — 3240, средняя тайга — 3912, южная тайга — 4056, подтайга — 4392, лесостепь — 4704, степь — 5112; обоснование такого выбора приведено, например, в [5]); аук — доля ландшафта у'-го вида (у = 1, 2, ..., т, т = 8: ] = 1 — приозерные сплавины, ] = 2 — мерзлые бугры, ' = 3 — гряды, ' = 4 — олиготрофные мочажины, ' = 5 — мезотрофные болота, ' = 6 — эутроф-ные болота, ] = 7 — внутриболотные озера, ] = 8 — рямы) на болотах г-го типа в к-й природной зоне (численные значения аук взяты из [26, 27]); ' — удельный поток метана из микроландшафта у'-го вида в к-й природной зоне (величины у получаются при помощи статистического моделирования в соответствии с эмпирическими распределениями вероятностей по методу обратного преобразования [22]).
Плотности вероятностей строили методом «гистограмм с интервалами равной вероятности» [16] с дальнейшей сплайн-аппроксимацией (конкретный алгоритм описан ранее в [9]). Оценку возможного разброса величин региональной эмиссии проводили методом Монте-Карло [21].
Результаты и их обсуждение
Согласно типологической карте болот Западно-Сибирской равнины Е.А. Романовой с соавт. [26], в зоне подтайги можно выделить десять типов болотных комплексов. В общей сложности, суммируя элементы микрорельефа во всех их типах, получаем, что на эвтрофные топи приходится 57,7%, рямы — 28,1, гряды — 6,9, олиготрофные мочажины — 5,2, мезотрофные топи — 1,1, озера и приозерные сплавины — по 0,5% от общей площади болот подтайги.
Рис. 1. Измерение эмиссии метана для «стандартной модели» регионального потока Вс5. I — ключевые участки: 1 — «Тазовский», 2 — «Новый Уренгой», 3 — «Пангоды», 4 — «Пангоды-Хасырей», 5 — «Пурпе», 6 — «Ноябрьск—Пальза», 7 — «Ноябрьск ГМОК», 8 — «Обское» (О.), 9 — «Ноябрьск—Денна», 10 — «Ноябрьск—Холмы»; 11 — «Ортъягун»; 12 — «Мухрино»; 13 — «Шапша—Чистое», 14 — «Лемпино», 15 — «Пойковский», 16 — «Сургут», 17 — «Аган», 18 — «Вах», 19 — «Демьянка», 20 — «Тобольск», 21 — «Качипо-во», 22 — «Тарманы» (Т.Таг.), 23 — «Мулдаши» (Т.Ти.), 24 — «Паников Мох», 25 — «Белый Яр», 26 — «Плотниково», 27 — «Таган» (Та1.), 28 — «Батурино» (Ва1:.), 29 — «Кузнецкий Рям», 30 — «Николаевка»; II — границы ботанико-географических подзон: АТ — арктическая тундра, ТТ — типичная тундра, ЮТ — южная тундра, ЛТ — лесотундра, СТа — северная тайга, СрТа — средняя тайга, ЮТа — южная тайга, ПТа — подтайга, ЛС — лесостепь, С — степь; III — преобладание олиготрофного типа болот;
IV — преобладание мезотрофного типа болот; V — преобладание эвтрофного типа болот
Основные результаты измерений эмиссии метана в некоторых типичных микроландшафтах представлены в табл. 2. На основании этих и ранее выполненных измерений ([11]) были построены распределения плотностей вероятностей удельных потоков метана в олиготрофных мочажинах, мезо-
трофных и эвтрофных топях (рис. 2). Бимодаль-ность распределения для олиготрофных мочажин грядово-мочажинных комплексов (ГМК), возможно, объясняется разным гидрологическим режимом мел-комочажинных и крупномочажинных ГМК (в первых вода стоит в среднем ниже, и поэтому условия
Таблица 1
Общая характеристика объектов исследования
Ключевой участок Точки измерений Координаты Общая характристика
«Таган» Tal 56,4° с.ш., 84,8° в.д. Торфяное месторождение близ г. Томска, расположенное в долине р. Черной — левобережного притока р. Томи. На территории массива преобладают эвтрофные сосновые и сосново-березовые согры. В травяном ярусе доминирует вейник (Calamagrostis sp.), сабельник болотный (Comarum palustre), вахта (Menyanthes trifoliata), папоротники (Athy-rium filix-femina, Dryopteris cartusiana, Thelypteris palustris), различные виды осок (Ca-rex sp.), а также зеленые мхи (Pleurozium schreberi, Aulacomnium palustre, Plagiomnium el-lipticum, Tomentypnum nitens, Helodium blandowii)
«Обское» О1, О3, О5.1,О5.2, 05.3.1, 05.3.2, 05.4.1, 05.4.2, О5.5.1, О5.5.2 56,6° с.ш., 84,1° в.д.* Ключевой участок представляет собой вытянутый вдоль левого берега Оби террасный болотный массив комплексного строения. Ближе ко второй надпойменной террасе в местах выклинивания богатых карбонатных вод преобладают открытые осоково-гипно-вые (Carex diandra, C. chordorrhiza, Drepanocladus aduncus, D. sendtneri, Bryum pseudotri-quetrum) топи [18]. Вблизи поймы они сменяются ориентированными веретьево-топя-ными комплексами с березой (Betula pubescens) и папоротником (Thelypteris palustris) на веретьях и осоково-гипновыми топями. Вдоль поймы проходит полоса березово-вей-никовых (Calamagrostis purpurea) и березово-еловых (Picea obovata) согр. Измерения проводились вблизи с. Мельниково на участке эвтрофной березово-вейниковой согры
«Тарманы» T.Tar.Fen.1.1, T.Tar.Fen.1.2, T.Tar.Fen.2.1, T.Tar.Fen.2.2 57,4° с.ш., 65,4° в.д. Тарманский озерно-болотный массив расположен в 25 км на северо-запад от Тюмени на левобережной террасе р. Туры. Болотный комплекс образовался в результате заболачивания крупного озера, о чем говорит его округлая форма и наличие сапропеля. В настоящее время растительность представлена эвтрофными ивовыми (Salix cinerea) и ивово-осоковыми (Carex diandra) сплавинами. В центральной части структура массива осложнена веретьями с березой
«Батурино» Batl, Bat2.d, Bat2.u, Bat3.d, Bat3.u 55,8° с.ш., 83,5° в.д. Болотный массив на территории Томской обл. с преобладанием эвтрофных болот. Описание и дальнейшие ссылки см. в [11]. Измерения тем не менее выполнили на небольшом олиготрофном участке вблизи озера
«Мулдаши» T.Tu.L.-l, T.Tu.L.-2, T.Tu.L.-3, T.Tu.Ca.-l, T.Tu.Er.-l 57° с.ш., 66° в.д. Ключевой участок расположен в 30 км на юго-восток от Тюмени и приурочен к левобережью р. Пышмы, левого притока р. Туры. Территория характеризуется высокой степенью заболоченности, преобладают эвтрофные болотные массивы с березой (Betu-la pubescens) в древесном ярусе. Небольшие площади заняты мезотрофными осоково-сфагновыми (Carex lasiocarpa) и пушицево-сфагновыми (Eriophorum vaginatum) болотами, на которых вели измерения. Кроме того, исследования потоков проводили также на участках зарастающих стариц р. Дуван
*В работе [11] ошибочно указано значение долготы для точек этого участка — 86°.
Таблица 2
Эмиссия метана из мезотрофных, эвтрофных болот и озер
Точка Координаты Дата Температура УБВ3, см Растительное описание1 Эмиссия СН4, мгС • м-2 • ч-1
широта долгота воздуха почвы на глубине h, см среднее STD
0 5 15 45
Мезотрофные болота
T.Tu.Ca.-1 57°02202' 66°05367' 08.08.07 17,3 18,1 18,4 16,5 13,9 0 Cars, Com 17,16 12,55
17,3 18,1 18,4 16,5 13,9 0 5,68 0,17
T.Tu.Er.-1 57°02363' 65°05147' 08.08.07 13,4 14,4 16,6 16,3 13,1 8 Eri 1,45 0,14
13,4 14,4 16,6 16,3 13,1 7,5 0,18 0,52
Эвтрофные болота
O1 56°5515' 84°0873' 03.08.03 не опр. не опр. не опр. не опр. не опр. не опр. Bet, Phr, Cars 16,65 2,39
19,57 0,77
23.07.04 18,0 17,2 17,0 16,5 15,75 1,75
01.08.05 25,4 20,3 19,8 19,8 18,6 14,01 1,19
10.08.05 16,4 15,8 16,0 16,8 17,9 5,79 1,19
Продолжение табл. 2
Точка Координаты Дата Температура УБВ3, Растительное Эмиссия СН4, мгС • м-2 • ч-1
широта долгота воздуха почвы на глубине h, см см описание1 среднее STD
0 5 15 45
03.08.03 не опр. не опр. не опр. не опр. не опр. 13,1 0,76
O3 56°5516' 84°1087' 16,3 1,04
10.08.05 26,3 20,6 19,8 19,7 18,4 18,59 1,46
16,4 15,8 16,0 16,8 17,9 16,16 0,48
О5.1 18,9 18,2 17,1 14,5 19,58 1,63
О5.2 18,9 18,2 17,1 14,5 не опр. 20,72 2,21
О5.3.1 21,0 19,0 17,0 14,4 16,57 1,38
О5.3.2 В 500 м 14.07.07 не опр. 22,0 19,4 17,0 14,4 Bet, Cal, Cars 9,25 0,77
О5.4.1 от точек О1 и О3 22,0 19,4 17,0 14,4 8,82 1,50
О5.4.2 22,7 20,2 17,0 14,4 6,44 1,53
О5.5.1 21,4 20,5 17,4 14,4 18,10 1,51
О5.5.2 21,4 20,5 17,6 14,4 22,84 3,46
16,3 11,5 10,7 10,4 10,8 -3 3,59 0,47
T.Tar.Fen.1.1 16,3 11,5 10,7 10,4 10,8 -3 3,44 0,49
16,3 11,5 10,7 10,4 10,8 -4 1,26 0,04
57°38442' 65°43055' 07.09.08 15,5 11,5 11,1 10,2 10,7 -3 Sal, Cap, Cac 1,78 0,06
T.Tar.Fen.1.2 15,5 11,5 11,1 10,2 10,7 -5 2,26 0,17
15,5 11,5 11,1 10,2 10,7 -6 2,52 0,13
15,7 13,9 12,8 10,9 10,6 +8 1,15 0,07
T.Tar.Fen.2.1 15,7 13,9 12,8 10,9 10,6 +6 1,21 0,05
57°37238' 65°40948' 08.09.08 15,7 13,9 12,8 10,9 10,6 +5 Sal, Car, Com 1,62 0,09
18,2 15,7 14,0 10,9 10,5 +7 3,46 0,14
T.Tar.Fen.2.2 18,2 15,7 14,0 10,9 10,5 +5 2,47 0,12
18,2 15,7 14,0 10,9 10,5 +6 1,30 0,08
19,8 16,2 13,3 11,9 10,0 +3 2,34 0,09
19,8 16,2 13,3 11,9 10,0 +5 0,00 0,01
19,8 16,2 13,3 11,9 10,0 +3 0,53 0,03
19,8 16,2 13,3 11,9 10,0 +5 0,79 0,09
17,0 15,6 13,4 11,8 10,0 +4 0,08 0,05
17,0 15,6 13,4 11,8 10,0 +5 0,56 0,04
17,0 15,6 13,4 11,8 10,0 +5 0,39 0,05
17,0 15,6 13,4 11,8 10,0 +4 0,05 0,06
Tal 56°35312' 84°79995' 30.06.09 14,9 14,9 13,4 11,8 10,0 +5 Bet, Cal, Ath 0,03 0,05
14,9 14,9 13,4 11,8 10,0 +4 1,33 0,33
14,9 14,9 13,4 11,8 10,0 0 -0,01 0,01
14,9 14,9 13,4 11,8 10,0 +3 0,81 0,06
14,5 14,6 13,4 11,9 10,0 +6 0,45 0,62
14,5 14,6 13,4 11,9 10,0 +3 2,10 0,08
14,5 14,6 13,4 11,9 10,0 +6 0,02 0,07
14,5 14,6 13,4 11,9 10,0 +2 1,81 0,14
Окончание табл. 2
Точка Координаты Дата Температура УБВ3, см Растительное описание1 Эмиссия СН4, мгС • м-2 • ч-1
широта долгота воздуха почвы на глубине h, см среднее STD
0 5 15 45
14,4 14,3 13,3 11,9 10,0 +3 0,24 0,17
14,4 14,3 13,3 11,9 10,0 + 11 1,21 0,26
14,4 14,3 13,3 11,9 10,0 + 11 4,86 1,94
14,4 14,3 13,3 11,9 10,0 +6 0,51 0,23
Внутриболотные озера (зарастающие старицы)
T.Tu.L-12 57°00623' 66°07278' 08.08.07 17,5 19,8 19,9 18,7 16,2 -35 — 255,89 70,46
T.Tu.L.-22 57°00627' 66°07262' 17,5 19,8 19,9 18,7 16,2 -25 39,30 1,59
T.Tu.L.-32 57°00632' 66°07233' 18,5 19,5 18,6 17,7 15,3 -20 84,64 3,59
1 Athyrium filix-femina — Ath, Betula pubescens — Bet, Calamagrostis sp. — Cal, Calla palustris — Cap, Calliergon cardifolium — Cac, Carex rostrata — Car, Carex sp. — Cars, Comarum palustris — Com, Eriophorum sp. — Eri, Phragmites australis — Phr, Salix cinerea — Sal.
2 Температура почвы дана на следующих глубинах: hi = —35, h2 = —30, Из = —20, h4 = 10 см.
3 Знаки «+» и «—» обозначают ситуации, когда уровень зеркала воды соответственно ниже и выше усредненной поверхности мха; УБВ — уровень болотных вод.
для образования СН4 не столь благоприятны, как во вторых; следовательно, левый пик распределения должен соответствовать мочажинам мелкомо-чажинных, а правый — крупномочажинных ГМК).
Поскольку пока, к сожалению, для ряда типичных экосистем подтайги получено все еще недостаточно информации об эмиссии метана, то для построения плотностей вероятностей потоков СН4 в других микроландшафтах мы вынуждены использо-
Рис. 2. Распределения плотностей вероятностей удельных потоков метана в различных типах болотных ландшафтов: а — для олиготрофных мочажин, эвтрофных и мезотрофных топей; б — для гряд и рямов; в — для приозерных сплавин и озер
вать в «стандартной модели» ряд дополнительных упрощающих предположений. Так, результаты измерений эмиссии в грядах подтайги объединяются с таковыми для южной тайги (то же делается и для внутриболотных озер), а для рямов и приозерных сплавин характерные потоки принимаются равными соответствующим потокам в южной тайге.
На основании вышеприведенных распределений и структуры болотных комплексов «стандартная модель» Вс5 дает для данной зоны значение годовой эмиссии 0,8 ± 0,6 МтС—СЩ (для всей Западной Сибири — 5,2 ± 3,0 МтС—СН4).
Может показаться, что «стандартная модель» дает лишь современный географический «срез» эмиссии метана и не позволяет составить ее прогноз в условиях изменения климата. На самом деле это не принципиальное, а скорее техническое ограничение, которое в настоящее время может быть снято. Существуют работы ([15, 25 и др.]), посвященные как прогнозированию локальных экосистемных преобразований, так и моделированию смещения природных зон при возможном изменении климата. Таким образом, предсказание эмиссии СН4 на основе «стандартной модели» станет возможным при ее соединении с соответствующими биоклиматическими моделями.
Для использования «стандартной модели» вместе с современными биоклиматическими моделями необходимо предусмотреть возможность описания сезонного хода эмиссии СН4 (поскольку временной шаг в моделях часто принимается меньше года, например 1 мес.). В связи с этим в Вс5 принята линейная зависимость эмиссии от температуры предыдущего месяца (если она положительна — в про-
тивном случае эмиссия принимается равной нулю). Вообще, прямая пропорциональность потока СН4 температуре неоднократно обнаруживалась ранее [23, 28]. Предлагаемое нами месячное смещение в этой зависимости, возможно, имеет физический смысл. Действительно, основная масса микробов-метаногенов расположена не в поверхностном (аэробном) слое почвы, а в более глубоком анаэробном. Так, в [24] показано, что на Бакчарском болоте (часть Большого Васюганского болота) максимум актуальной метаногенной активности достигается на глубине 20—30 см, после чего она медленно снижается. Из курса физики почв [1] известно, что при гармоническом (с амплитудой A и радиальной частотой w) изменении температуры (!) со временем (t) на поверхности почвы Т(t) = Т + A - sin (wt), на глубине z температура будет изменяться по закону Т (z, t) = Тср + A • exp (—z/d) • sin (w • t - z/d), где TCp — средняя температура; d = [2Z/(C^• w)]0'5;
Ь и Су — коэффициент теплопроводности и объем ная теплоемкость почвы соответственно. Таким образом, очевидно, что температурная волна проходит на глубину метаногенного слоя спустя значительное время (этим обосновывается необходимость учета запаздывания), причем короткопериодические колебания температуры на поверхности практически никак не отражаются на температуре в данном слое (этим обосновывается необходимость месячного усреднения). Итак, если при работе с лабораторными образцами фиксируется четкая зависимость текущей эмиссии метана от текущего значения температуры, то в природных условиях должна наблюдаться зависимость от средних значений температуры с запаздыванием по времени. Заметим, что принятая «зависимость с месячным запаздыванием» позволяет достаточно хорошо описать экспериментальные данные, в том числе явление температурного гистерезиса эмиссии, отмеченное в [4].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Воронин А.Д. Основы физики почв. М., 1986.
2. Гвоздецкий H.A., Криволуцкий А.Е., Макунина А.А. Схема физико-географического районирования Тюменской области // Физико-географическое районирование Тюменской области. М., 1973.
3. Глаголев М.В. Оценка эмиссии метана заболоченными территориями Западной Сибири // Болота и биосфера: Сб. мат-лов 6-й науч. школы (10—14 сентября 2007 г.). Томск, 2007.
4. Глаголев М.В. Температурный гистерезис потока метана из почвы // «Биология — наука XXI века»: 6-я Пущинская школа-конференция молодых ученых (Пущино, 20—24 мая 2002 г.). Сб. тезисов. Т. 3. Тула, 2002.
5. Глаголев М.В. Эмиссия метана: идеология и методология «стандартной модели» для Западной Сибири // Сб. науч. тр. каф. ЮНЕСКО Югорского гос. ун-та. Вып. 1. Новосибирск, 2008.
6. Глаголев М.В., Клепцова И.Е. Многолетний мониторинг эмиссии метана из болот Томской области // Мат-лы Рос. конф. «7-е сибирское совещание по клима-то-экологическому мониторингу». Томск, 2007.
7. Глаголев М.В., Клепцова И.Е. Эмиссия метана в лесотундре: к созданию «стандартной модели» (Аа2) для Западной Сибири // Вестн. ТГПУ. 2009. Вып. 3.
8. Глаголев М.В., Максютов Ш.Ш. «Стандартная модель» (АЬ4) эмиссии СН4 из болот Западной Сибири // Матем. моделир. в экологии: Мат-лы Нац. конф. с меж-дунар. участием (1—5 июня 2009 г.). Пущино, 2009.
9. Глаголев М.В., Сабреков А.Ф. О восстановлении плотности вероятности методом гистограмм в почвоведении и экологии // Динамика окружающий среды и гло бальные изменения климата: Сб. науч. тр. каф. ЮНЕСКО Югорского гос. ун-та. Вып. 1 / Под ред. М.В. Глаголева, Е.Д. Лапшиной. Новосибирск, 2008.
10. Глаголев М.В., Суворов Г.Г. Эмиссия метана болотными почвами средней тайги Западной Сибири (на примере Ханты-Мансийского автономного округа) // Докл. по экол. почвоведению. 2007. Вып. 6, № 2.
11. Глаголев M.B., Шнырев H.A. Летне-осенняя эмиссия CH4 естественными болотами Томской области и возможности ее пространственно-временной экстраполяции // Вестн. Mоск. ун-та. &р. 17. Почвоведение. 2008. № 2.
12. Зaвaрзuн ГЛ. Mикробный цикл метана в холодных условиях // Природа. 1995. № 6.
13. Kaзанцев B.C., Глаголев M.B. Эмиссия CH4 в подзоне северной тайги: «стандартная модель» Аа3 // Динамика окружающий среды и глобальные изменения климата. C6. науч. тр. каф. ЮHECKО Югорского гос. ун-та. Вып. 1 / Под ред. M.B. Глаголева, Е.Д. Лапшиной. Новосибирск, 2008.
14. Kaролъ И.Л. Оценки характеристик относительного вклада парниковых газов в глобальное потепление климата // Mетеорология и гидрология. 1996. № 11.
15. ^ломыц Э.Г. Локальные механизмы глобальных изменений природных экосистем. M., 2008.
16. ^тылев A.A., Muляeв Ï.B., Дорcкuй Ю.Д. и др. Cтатистическая обработка результатов экспериментов на микро-ЭBM и программируемых калькуляторах. Л., 1991.
17. ^утатшков B.H., Kpылова A.È Mоделирование эмиссии метана от природных избыточно увлажненных почв и гидрологии поверхности с учетом топографии // География и природные ресурсы (спец. вып.). 2004.
18. Лanшuнa Е.Д. Флора болот юго-востока Западной &бири. Томск, 2003.
19. Лucc О.Л., Aбpaмовa Л.И., Aвeтов H.A. и др. Болотные системы Западной &бири и их природоохранное значение. Тула, 2001.
20. Рштер Г.Д. Западная &бирь. M., 1963.
21. Соболъ H.M. Численные методы Mонте-Kарло. M., 19l3.
22. Харбух Дж, Бонэм-^ртер Г. Mоделирование на ЭBM в геологии. M., 1974.
23. Christensen T.R. Methane emissions from Arctic tundra // Biogeochem. 1993. Vol. 21.
24. Glagolev M.V. Modeling of production, oxidation and transportation processes of methane // Global Environ. Res. Fund: Eco-Frontier Fellowship (EFF) in 1997. Tokyo, 1998.
25. Golubyatnikov L.L. Model estimation for the impact of climate change on the vegetation dynamics in the Northern Eurasia // Международная конференция «ENVIROMIS-2008» (Томск, 28 июня—5 июля 2008 г.): Тез. докл. Томск, 2008.
26. Peregon A., Maksyutov S., Kosykh N. et al. Map-based inventory of wetland biomass and net primary production in western Siberia // J. Geophys. Res. 2008. Vol. 113, G011007, doi:10.1029/2007JG000441.
27. Peregon A., Maksyutov S., Kosykh N. et al. Application of the multi-scale remote sensing and GIS to mapping net primary production in West Siberian Wetlands // Phyton. 2005. Vol. 45.
28. Svensson B.H., Rosswall T. In situ methane production from acid peat in plant communities with different moisture regimes in a subarctic mire // OIKOS. 1984. Vol. 43.
Поступила в редакцию 04.09.2009
METHANE EMISSIONS FROM SUBTAIGA MIRES
OF WESTERN SIBERIA: CONCEPT OF THE «STANDARD MODEL» Bc5
M.V. Glagolev, I.E. Kleptsova, I.V. Filippov, V.S. Kazancev,
T. Machida, S.S. Maksyutov
The observational data of methane emissions from typical peatland microlandscapes of Western Siberian sub-taiga are summarized. These data are generalized using a concept of the «standard model» of the methane emission. The model includes methane emission periods, wetland and emission rate probability density distributions for typical ecosystems. Version Bc5 of this model estimates the annual emissions from sub-taiga at 0,8 + 0,6 MtC—CH4 (5,2 + 3,0 MtC for whole Western Siberia).
Key words: methane emissions, regional flux, modeling of emissions, subtaiga, Western Siberia.
Сведения об авторах. Глаголев Михаил Владимирович, мл. науч. сотр. каф. физики и мелиорации почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова; e-mail: m_glagolev@maii.ru. Клепцова Ирина Евгеньевна, студентка 5-го курса каф. физики и мелиорации почв ф-та почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова; e-mail: kleptsova@gmaii.com. Филиппов Илья Владимирович, мл. науч. сотр. каф. ЮНЕСКО Югорского гос. ун-та; e-mail: fiiip83pov@yandex.ru. Казанцев Владимир Сергеевич, мл. науч. сотр. Ин-та физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН; e-mail, severus713@gmaii.com. Максютов Шамиль Шабратович, National Institute for Environmental Studies (Япония); e-mail: shamii@nies.go.jp
