CC BY
111
ЭКОЛОГИЯ
ВЛИЯНИЕ РЕГИОНАЛЬНЫХ ПОСЛЕДСТВИЙ ГЛОБАЛЬНОГО ПОТЕПЛЕНИЯ И ОСОБЕННОСТЕЙ ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ НА ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ИНДОКИТАЕ*
А.И. Курбатова1, А.М. Тарко2
1 Экологический факультет Российский университет дружбы народов Подольское шоссе, 8/5, Москва, Россия, 113093 2 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Российской академии наук (ВЦ РАН) ул. Вавилова, 40, Москва, Россия, 119991
На основе глобальной пространственной математической модели глобального цикла углерода в биосфере сделаны расчеты изменения экологических процессов от выбросов углекислого газа при сжигании ископаемого топлива, вырубки лесов и эрозии в странах мира и Индокитая. Проведено исследование уменьшения роста глобального потепления на основе различных сценариев ограничения индустриальных выбросов двуокиси углерода, в том числе реализации Киотского протокола к Рамочной конвенции ООН об изменении климата. Страны Индокитая играют заметную роль в поглощении выбросов CO2 в атмосферу. Однако прогноз выбросов CO2 в этих странах показывает быстрый рост выбросов на протяжении ближайших 10—40 лет. Это приведет к значительному увеличению концентрации СО2 в атмосфере, что нарушит выполнение планов Киотского протокола и современных сценариев ограничения выбросов. Рассчитано влияние вырубки тропических лесов и эрозии почв из-за неправильного землепользования на изменение климата для стран Индокитая до 2060 г.
Ключевые слова: математическое моделирование, глобальный биохимический цикл, диоксид углерода, глобальное потепление, антропогенное воздействие, региональные последствия.
Страны Индокитая — Вьетнам, Бангладеш, Камбоджа, Лаос, Малайзия, Мьянма (бывшая Бирма), Таиланд, с одной стороны, выбрасывают в атмосферу большое количество СО2 от сжигания ископаемых органических топлив (так называемые индустриальные выбросы), вырубки лесов и эрозии почв, с другой стороны, они имеют большие массивы растительных сообществ, которые поглощают часть антропогенных выбросов СО2 в атмосферу, способствуя уменьшению глобального потепления. На глобальной пространственной модели цикла углерода в биосфере ВЦ РАН [1; 2] были проведены расчеты процессов развития глобального потепления в странах Индокитая и в мире. В задачи, которые решались при моделировании, входила оценка вкла-
* Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект № 14-01-00308.
да стран мира Индокитая и в глобальное потепление, в том числе рассматривались различные сценарии выбросов СО2, включая эффект Киотского протокола.
В модели учитывается, что индустриальные выбросы СО2, вырубка лесов и эрозия почв, происходящие на территории стран, в течение приблизительно двух недель перемешиваются в широтном направлении и в течение 2—3 месяцев — в меридиональном направлении, т.е. в течение одного года. Поэтому каждая страна или регион (в нашем случае Индокитай) одновременно испытывает действие изменения климата, зависящее от суммарных выбросов всех стран мира в течение года. В связи с этим для расчета изменений климата, происходящих при глобальном потеплении в одном регионе или стране, необходимо применять глобальную пространственную модель цикла углерода, учитывающую суммарные выбросы СО2 стран всего мира, начиная с индустриального периода (обычно в моделях глобального цикла углерода за начало антропогенного периода принимается 1860 г.).
В глобальной пространственной модели цикла углерода ВЦ РАН в биосфере [1; 2] применено разбиение поверхности суши на ячейки 0,5 х 0,5 град. (примерно 50 х 50 км) географической сетки, она реализована на ЭВМ. Модель описывает процессы роста и отмирания растительности, накопления и разложения гумуса в терминах обмена углеродом между атмосферой, растениями и гумусом почвы в каждой ячейке суши. Переменными модели является количество углерода в фитомассе растительности суши и в гумусе почв в каждой ячейке применяемого разбиения, а также количество углерода в атмосфере в виде СО2. Принята классификация типов экосистем Дж. Олсона, в которой учитываются не только естественные экосистемы, но и сельскохозяйственные [6]. Климат в каждой ячейке характеризуется среднегодовой температурой воздуха у поверхности земли и количеством осадков за год, учитывается парниковый эффект диоксида углерода атмосферы. Значения температуры и осадков для каждой ячейки суши в зависимости от количества углерода в атмосфере (парниковый эффект) рассчитываются с помощью климатической модели общей циркуляции атмосферы и океана [7]. Модель дополнена моделью цикла углерода в системе «атмосфера — океан» [4].
Моделировалась динамика биосферы с 1860 по 2100 г. Был принят следующий базовый сценарий. Антропогенное поступление СО2 в атмосферу начинается в 1860 г., оно происходит в результате индустриальных выбросов СО2 от сжигания ископаемых органических топлив, вырубки лесов и эрозии почв. После 2010 г. темпы роста индустриальных выбросов сохраняются такими же, какими были в предыдущее десятилетие (2,62% в год). После 1950 г. идет вырубка и последующее уничтожение тропических лесов. В этот период масса тропических лесов каждый год уменьшается на 0,6% [3], соответствующее количество СО2 от разложившегося органического вещества древесины поступает в атмосферу. Эрозия почв связана с неправильной сельскохозяйственной эксплуатацией земель, соответствующее количество СО2 от разложения вынесенного гумуса поступает в атмосферу. Темпы эрозии, начиная с 1860, принимаются равными 0,15% в год [3]. В разных сценариях учитывается различное изменение вырубки и эрозии во времени. Территория вырубки и эрозии задается соответствующими пространственными распределениями для каждой ячейки модели. Данные о значениях индустриальных выбросов СО2 для всего мира и всех стран в 1751—2010 гг. взяты из [5].
Расчет динамики биосферных параметров на основе принятых допущений (базовый сценарий) показывает, что происходит рост СО2 в атмосфере до значения 1,83 в 2060 г. по отношению к 1860 г. Это способствует увеличению продуктивности рас-
тительности суши и росту фитомассы растений, увеличению количества гумуса в почвах. Экосистемы суши и океан поглощали часть излишков СО2 и в целом замедляли его рост, проявляя компенсаторные свойства биосферы. В целом, количество фитомассы и мертвого органического вещества почвы сначала снижалось под влиянием вырубки лесов и эрозии почв, а затем по мере проявления компенсаторных свойств биосферы увеличивалось.
Рассмотрим выделение и поглощение двуокиси углерода на территории стран в 2010 г. Данные индустриальных выбросов и поглощения экосистемами стран за 2010 г., имеющих наибольшие выбросы (рис. 1), таковы: наибольшие индустриальные годичные выбросы были с территории Китая (1,92 Гт С) (1), США (1,55 Гт С), Индии (0,48 Гт С), России (0,47 Гт С), Японии (0,33 Гт С). В этом году выбросы СО2 с территории России почти равнялись поглощению, в то время как Китай, США Япония и Индия были сильными выделителями СО2 и мало его поглощали. Таким образом, можно заключить, что наибольшее возмущение естественной атмосферы происходит от двух наиболее промышленно развитых стран (США, Япония) и двух стран с наибольшим населением (Китай, Индия). В 2010 году эти страны выделили 51% от всех индустриальных выбросов СО2. Поэтому именно эти страны несут главную ответственность за быстрый рост СО2 в атмосфере. Россия имеет уникальное положение среди стран мира — ее экосистемы больше всех других стан мира поглощают выбросы СО2 из атмосферы.
Гт С/г 2,50 2,25 2,00 1,75 1,50 1,25 1,00 0,75 0,50 0,25 0,00
Рис. 1. Сравнение индустриальных выбросов стран, которые являются его главными производителями и поглощением углерода экосистемами в 2010 г.
По величине выбросов СО2 в 2010 г. (рис. 2) страны Индокитая идут в следующем порядке: Таиланд (77,9 тыс. т С), Малайзия (56,8 тыс. т С), Вьетнам (34,7 тыс. т С), Бангладеш (12,7 тыс. т С), Мьянма (3,5 тыс. т С), Камбоджа (1,3 тыс. т С), Лаос
□ Выбросы СО2
□ Поглощение СО2
о
и
П-Д.П п 1п ап'пгРуЛп Н1 .п П
и
к к ии
С
ч н
К I к я
^ я Ф ч
I ^ ^ ГО
я 2
р
е
о
ь^ к га
н
N
к к
ии х са
га га
тр ^ <
о. ^ Ю к О 5
о. 2
га к к к к к иииии
л и
и
о Ф
® о га ^ ч: ^ I ш
лл га га н о.
т <
Я §
с
са
о
га
С
(0,4 тыс. т С). В 2010 году выбросы CO2 этих стран составляли около 10% от указанных выше крупнейших выделителей СО2.
Тыс. т 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Рис. 2. Сравнение индустриальных выбросов и поглощения углерода экосистемами стран Индокитая в 2010 г.
Согласно расчетам поглощение экосистемами стран в 2010 г. происходило в следующем порядке: Таиланд — 80 524 тыс. т углерода, Малайзия — 59 123 тыс. т углерода, Вьетнам — 40 968 тыс. т углерода, Бангладеш — 15 313 тыс. т углерода, Мьянма — 2453 тыс. т углерода, Камбоджа — 1140 тыс. т углерода, Лаос — 511 тыс. т углерода. В большинстве этих стран индустриальные выбросы превышали поглощение экосистемами: в 5 раз у Тайланда, у Малайзии в 4 раза, у Вьетнама превышение наблюдается в 3,5 раза, у Бангладеш почти в 11 раз. Только в Мьянме, Камбодже и Лаосе поглощение экосистемами превышало индустриальные выбросы в 7,5, 1,19 и 7 раз соответственно. Это объясняется относительно малыми выбросами СО2 и большой площадью лесных экосистем в этих странах.
Для последующего расчета и понимания вклада стран Индокитая в рост глобального потепления рассмотрим ряд характеристик региона, прежде всего соотношение ВВП на душу населения, индустриальных выбросов СО2 и выбросов СО2 на душу населения для стран Индокитая (рис. 3).
Мы видим, что страны имеют разброс почти в 10 раз по богатству, выражаемому в ВВП на душу населения. Самыми богатыми при этом являются Малайзия (19 986 долл. США) и Таиланд (12 562 долл. США), а самыми бедными — Камбоджа (2462 долл. США) и Бангладеш (2410 долл. США). Самые богатые страны, Малайзия и Таиланд, по выбросам СО2 — одни из первых в регионе (5,91 и 8,05 соответственно (Гт С)-1000/г.); не самая богатая страна Вьетнам (4,10 (Гт С)-1000/г.) также выбрасывает много СО2. Самое большое количество выбросов СО2 на душу населения достигается в богатых странах — Малайзии (7,67 т/(год-человека)) и Таиланде (4,45 тДгод-человека)), в то время как в самой бедной стране Бангладеш эта величина составляет лишь (0,37 т/(год-человека)).
С/г
ч:
л
я
.я
я ц
го
2
го
X
т
Щ
.А
Ш
3
ф
:
го Е
л
го ш
го *
:
о ю
го
с
о го
9Т.............................................................................................. 22 500
8- ■■■
7- ... 6 5 4 3 2 1 4
20 000 17 500 15 000 - 12 500 10 000 7500 5000 2500 0
Рис. 3 . Соотношение ВВП на душу населения (долл. США с учетом паритета покупательной способности доллара) (правая ось), индустриальных выбросов СО2 (Гт С-10 /г.) (левая ось) и выбросов СО2 на душу населения (т/г) (левая ось) для стран Индокитая в 2010 г
Приведем показатели развития стран Индокитая по данным Всемирного банка в 2010 г. (табл. 1).
Таблица 1
Значения параметров развития стран Индокитая в 2010 г. Сортировка по численности населения
0
Страна Рост выбросов СО2 в 2010 г.,%/г Рост ВВП на душу населения,%/г Прирост населения, %/г Население, человек
Бангладеш 7,3 4,44 1,08 151 125 475
Вьетнам 7,3 5,31 1,05 86 932 500
Таиланд 6,8 7,61 0,19 66 402 316
Мьянма -13,4 0,76 51 931 231
Малайзия 6,3 5,58 1,73 28 275 835
Камбоджа 3,2 4,34 1,55 14 364 931
Лаос 3,4 6,36 2,02 6 395 713
Мы видим, что в четырех из семи странах Индокитая (Бангладеш, Вьетнам, Малайзия, Таиланд) темпы роста выбросов СО2 превышают 6% в год, а рост ВВП на душу населения во всех странах превышает в среднем 5,6% в год (что значимо выше, чем в России). При этом темп роста численности населения невелик и находится в пределах от 0,76 до 1,55 (%/год).
Рассмотрим, какой вклад делают страны Индокитая в реализацию планов Киот-ского протокола к Рамочной конвенции ООН об изменении климата. В соответствии с Киотским протоколом страны мира к 2010 г. должны были сократить выбросы парниковых газов в атмосферу на 5% от величины промышленных выбросов СО2 в 1990 г.
Был произведен расчет эффектов различных ограничений, ведущих к сокращению выбросов СО2 до 2060 г. Рассматривались следующие сценарии:
1) описанный выше базовый сценарий антропогенных воздействий;
2) сценарий 1, но после 2010 г. вырубка лесов и эрозия почв во всем мире прекращены;
3) сценарий 1, но после 2010 г. Киотский протокол за исключением США осуществляется всеми странами (неучастие США);
4) сценарий 1, после 2010 г. Киотский протокол выполняется всеми странами — участницами его ратификации;
5) сценарий 1, но после 2010 г. во всех странах мира выполняются требования Рамочной Конвенции ООН об изменении климата, т.е. любая страна мира сокращает выбросы СО2 до значений на 5% меньше, чем уровень 1990 г.;
6) сценарий 1, но после 2010 г. Киотский протокол выполняется во всех странах, за исключением стран Индокитая (Вьетнам, Бангладеш, Камбоджа, Лаос, Малайзия, Мьянма, Таиланд). Значения выбросов СО2 в каждой из стран Индокитая равны данным экспоненциального прогноза, основанном на параметрах роста выбросов каждой страны за последние четыре года.
Расчеты показывают следующие результаты (рис. 4). В соответствии со сценарием 1 концентрация СО2 в атмосфере увеличится до 2060 г. в 1,73 раза по сравнению с 1860 г. Влияние прекращения вырубки и эрозии дает слабый эффект: увеличение СО2 составляет 1,70, т.е. сокращение будет на 0,03 ниже, чем в базовом сценарии.
1,8
1,71,6-
1,51,4-1,3 —
х"
1,2-1— 2000
Рис. 4. Вычисление сценариев выполнения Киотского протокола, включая учет реального роста выбросов СО2 в странах Индокитая
Выполнение Киотского протокола приведет к тому, что концентрация СО2 в атмосфере будет расти до величины 1,55. Это означает, что уменьшение эффекта по отношению к базовому сценарию будет 0,18, т.е. совсем незначительное. Эффект из-за отказа США принять участие в реализации Протокола приведет к еще меньшему снижению кривой СО2 к 1,61 или на 0,12 ниже базового сценария.
Наиболее существенное влияние на замедление темпов роста СО2 оказало бы выполнение Рамочной конвенции. В этом случае к 2060 г. концентрация С02 увеличилась бы на 1,44, т.е. на 0,49 меньше, чем в базовом сценарии. Однако этот сценарий мировое сообщество не предполагает выполнять.
-ь- Страны Индокитая
—о— Основной сценарий
—X- Прекращение вырубки и эрозии
-о- Неучастие США
Киото протокол
-X- Рамочная конвенция
2010 2020 2030 2040 2050 2060
Сценарий 6, учитывающий рост выбросов СО2 в странах Индокитая, дает самый быстрый из рассмотренных сценариев рост СО2 — 1,79 в 2060 г. Этот рост С02 на 0,06 больше базового сценария.
Для сравнения результатов разных сценариев ограничений выбросов примем за 100% сокращение роста СО2 в случае выполнения Киотского протокола к 2060 г. (рис. 5). Тогда выполнение Киотского протокола при неучастии США дает «улучшение», равное сокращению выбросов на 68%. Прекращение вырубки лесов и эрозии почв даст «улучшение» лишь на 14%. Это самое малое влияние ограничений выбросов диоксида углерода. Самый сильный эффект давало бы выполнение Рамочной конвенции, при этом «улучшение» достигло бы 162%. Отрицательный результат показывает учет роста СО2 в странах Индокитая —36%, т.е. рост СО2 больше чем в базовом сценарии.
Рис. 5. Уменьшение концентрации С02 при выполнении вариантов Киотского протокола (проценты по отношению к его выполнению)
При таких значительных превышениях требований Протокола для стран Индокитая и других стран, которые не имеют развитой эффективной экономики и энергетической эффективности, очевидно, что политика развитых стран в обмене квотами, предусматриваемыми Киотским протоколом (и его современным продолжением), не приведет к сокращению или уменьшению индустриальных выбросов СО2, требуемых для ограничения глобального потепления. Единственный приемлемый путь для ограничения предстоящего значительного роста СО2 от выбросов — это сегодняшнее бесплатное распространение передовых энергетических технологий в этих странах.
Однако в любом случае взаимодействия с развивающимися странами положительную роль Киотского протокола нельзя отрицать. Значение принятого ограничения становится особенно важным для преобразования экономики и увеличения эффективности расходования энергетических ресурсов в развитых странах.
Рассмотрим региональные последствия глобального потепления и других антропогенных последствий в Индокитае.
Для исследования региональных последствий глобального потепления и землепользования в странах Индокитая был проведен расчет изменения фитомассы, гу-
муса и общего количество углерода под воздействием индустриальный выбросов СО2, вырубки лесов (тропические леса) и эрозии гумуса связанной с неправильным землепользованием. Расчеты проводились для периода 1860—2060 гг. на основе указанного выше базового сценария антропогенного воздействия. Рассматривались изменения углерода в фитомассе, гумусе и общем количестве углерода в экосистемах каждой из этих стран.
Результаты расчетов с 2000 по 2060 гг. показывают рост фитомассы во всех странах (рис. 6). Несмотря на значительную вырубку тропических лесов в этих странах, рост концентрации С02 и температуры приводит к увеличению годичной продукции и фитомассы в целом по стране, и это компенсирует эффект частичного сокращения фитомассы от вырубки деревьев. Наибольший прирост фитомассы происходит в Малайзии, самый низкий — в Бангладеш.
Фитомасса, %
135 .........................
-х- Малайзия
130 ................................-¡г- Лаос
— Мьянма
125 .................................Камбоджа
-о— Таиланд 0 — Вьетнам 120 ............................"""!-'-- Бангладеш
115 110 105 100
2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060
Рис. 6. Изменение количества углерода фитомассе в странах Индокитая в течение 2000—2060 гг. Здесь 100% относится к 2000 г.
Малайзия Лаос Мьянма Камбоджа Таиланд Вьетнам Бангладеш
Гумус, %
В течение 2000—2060 гг. в целом происходит уменьшение почвенного гумуса (рис. 7). Причины уменьшения — это, во-первых, эрозия почвы, связанная с неправильным использованием земли; во-вторых, влияние региональных изменений климата, происходящих от глобального потепления. Уменьшение гумуса происходит в Таиланде, Вьетнаме, Камбодже. Однако в Малайзии, Бангладеш, Мьянме снижение гумуса в начале 2000-х гг. после 2040—2050 гг. сменяется увеличением количества гумуса. Это увеличение связано ростом годичной продукции в странах в результате роста концентрации С02 и температуры атмосферы, т.е происходит компенсация уменьшения гумуса за счет внешних факторов.
Рассмотрим изменение общего количества углерода (в фитомассе и гумусе) в 2000— 2060 гг. (рис. 8). Во всех странах Индокитая после нескольких лет снижения количество углерода начинает увеличиваться. В этом случае рост концентрации С02 и температуры постепенно приводит к увеличению годичной продукции, что, в свою очередь, приводит к некоторой компенсации антропогенных воздействий — вырубки лесов и эрозии почв. Наибольший рост выбросов углекислого газа в 2060 г. происходит в Малайзии, самый низкий — в Камбодже. Вьетнам занимает 3-е место.
Фитомасса + Гумус, %
Рис. 8. Изменение общего углерода в странах Индокитая в течение 2000—2060 гг.
Здесь 100% относится к 2000 г
Результаты расчетов для основных отдельных типов экосистем (Гт С/км2) в странах Индокитая в 2000—2060 гг. представлены на рис. 9—25. Отметим, что продукция и сумма фитомассы и гумуса всех типов экосистем во всех изучаемых странах увеличивается к 2060 г. из-за влияния повышения концентрации СО2 в атмосфере и температуры при глобальном потеплении. В то же время запасы гумуса почти во всех типах экосистем и странах уменьшаются с небольшим увеличением, не достигающим к 2060 г. уровня 2000 г. Исключением являются смешанные леса, в которых не производятся масштабные вырубки лесов и количество гумуса растет. В рисовых чеках, содержащих травяную системой, не существенна фитомасса, а важна продуктивность (рис. 24, 25). Она медленно увеличивается в течение всех лет моделирования из-за влияния повышения концентрации СО2 в атмосфере и температуры при глобальном потеплении.
Рис. 9. Тропические вечнозеленые леса. Углерод фитомассы растений на единицу площади (т С/км2)
Рис. 10. Тропические вечнозеленые леса. Углерод гумуса почвы на единицу площади (т С/км2)
10 9
87 : 65 ^ 4-
2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060
Рис. 12. Тропические сезонные леса. Углерод фитомассы растений на единицу площади (т С/км2)
Рис. 13. Тропические сезонные леса. Углерод гумуса почвы на единицу площади (т С/км2) 15
14 13
12 х 11 10
9 8
2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060
-х-Малайзия -о- Бангладеш -й-Лаос -+-Вьетнам -о-Таиланд -х-Мьянма -а- Камбоджа —~ 1 .X
-х- Малайзия -о- Бангладеш
-+- Вьетнам -о- Таиланд Мьянма -□- Камбоджа
Рис. 15. Тропические засушливые леса. Углерод фитомассы растений на единицу площади (т С/км2)
Рис. 16. Тропические засушливые леса. Углерод гумуса почвы на единицу площади (т С/км2)
Рис. 18. Тропические горные леса. Углерод фитомассы растений на единицу площади (т С/км2)
5,5 5,0 4,5
4,0,
3,5 3,0
2,5;
2,9
2,7
2,5
2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 Рис. 19. Тропические горные леса. Углерод гумуса почвы на единицу площади (т С/км2) 9
8,5
8
7,5
7
6,5 6
2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060
—X— Малайзия
—о— Таиланд
—ж— Мьянма
—+— Вьетнам
—А— Лаос
Рис. 21. Лиственные леса. Углерод фитомассы растений на единицу площади (т С/км2)
Рис. 22. Лиственные леса. Углерод гумуса почвы на единицу площади (т С/км2)
0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00
2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 Рис. 24. Продуктивность рисовых чеков (полей) (т С/(км2 г.)
Рис. 25. Рисовые чеки (поля). Углерод гумуса почвы на единицу площади (т С/км2)
Для полученных результатов было определено, в какой последовательности по количеству фитомассы следовали страны Индокитая в 2060 г. для каждого типа экосистем, первое место и самый высокий рейтинг считались у страны с самым большим значением переменной, последнее — у страны с самым малым значением. В таблице 2 указано, какие типы экосистем и какие страны лидируют по количеству фитомассы. Мы видим, что наиболее мощные тропические вечнозеленые леса есть только в двух странах — Малайзии и в Таиланде. Во всех семи странах есть тропические сезонные леса, имеющие меньшую фитомассу, чем тропические вечнозеленые: Малайзия (1-е место), Бангладеш (2-е место), Лаос (3-е место), Вьетнам (4-е место), Мьянма (5-е место), Тайланд (6-е место), Камбоджа (7-е место). В рассматриваемых странах большие площади занимают рисовые чеки (поля), они есть во всех странах, кроме Камбоджи.
Далее был определен рейтинг стран по всем экосистемам, для этого по каждому параметру сначала были рассчитаны средние места по каждому типу экосистем, а затем произведена сортировка от первой до последней страны (табл. 4, 5). Мы видим, что по величине фитомассы страны следуют в таком порядке по снижению рейтинга:
Малайзия Таиланд Мьянма Вьетнам
—О—
—ж—
■ Бангладеш Камбоджа
+ .....-t......... —-X-- ---ж-- ..........X
— t--—
х-1 —V—- -х- —1
X ........'À
Малайзия, Бангладеш, Лаос, Мьянма, Таиланд, Вьетнам, Камбоджа. По величине гумуса страны идут в таком порядке: Малайзия, Бангладеш, Лаос, Вьетнам, Таиланд, Мьянма, Камбоджа. Видно, что рейтинги первых трех (Малайзия, Бангладеш, Лаос) стран как для фитомассы, так и для гумуса одинаковы, Камбоджа занимает последнее место в обоих случаях, а различаются Мьянма и Вьетнам. Средние значения по фи-томассе Малайзии и Бангладеш близки, также близки средние значения Мьянмы, Таиланда и Вьетнама. Для случая гумуса близки средние значения Бангладеш и Лаоса, а также Вьетнама и Таиланда. Среднее значение Камбоджи в обоих случаях заметно отличается от других рассмотренных стран.
Таблица 2
Рейтинг стран Индокитая в 2060 г. по фитомассе растений для каждого типа экосистем
Рейтинг Тропические вечнозеленые леса Рейтинг Тропические сезонные леса Рейтинг Тропические сухие леса Рейтинг Тропические горные леса Рейтинг Теплые лиственные леса Рейтинг Рисовые чеки
1 Малайзия 1 Малайзия 1 Лаос 1 Малайзия 1 Мьянма 1 Бангладеш
2 Таиланд 2 Бангладеш 2 Вьетнам 2 Мьянма 2 Лаос 2 Камбоджа
3 Лаос 3 Таиланд 3 Таиланд 3 Вьетнам 3 Малайзия
4 Вьетнам 4 Камбоджа 4 Вьетнам 4 Таиланд 4 Мьянма
5 Мьянма 5 Мьянма 5 Лаос 5 Таиланд
6 Таиланд 6 Вьетнам
7 Камбоджа
Таблица 3
Рейтинг стран Индокитая в 2060 г. в распределении по количеству гумуса в почвах для каждого типа экосистем
Рейтинг Тропические вечнозеленые леса Рейтинг Тропические сезонные леса Рейтинг Тропические сухие леса Рейтинг Тропические горные леса Рейтинг Теплые лиственные леса Рейтинг Рисовые чеки
1 Малайзия 1 Малайзия 1 Лаос 1 Малайзия 1 Лаос 1 Малайзия
2 Таиланд 2 Бангладеш 2 Вьетнам 2 Тайланд 2 Вьетнам 2 Мьянма
3 Лаос 3 Тайланд 3 Мьянма 3 Тайланд 3 Бангладеш
4 Вьетнам 4 Камбоджа 4 Вьетнам 4 Мьянма 4 Вьетнам
5 Тайланд 5 Мьянма 5 Лаос 5 Тайланд
6 Мьянма 6 Камбоджа
7 Камбоджа
Таблица 4
Рейтинги стран по величине фитомассы
Страна Место в типах экосистем Среднее значение Место по среднему значению
Малайзия 1, 1, 1, 3 1,25 1
Бангладеш 2, 1 1,5 2
Лаос 3, 1, 5, 2 2,75 3
Мьянма 5, 5, 2, 1, 4 3,40 4
Таиланд 2, 6, 3, 3, 4, 5 3,67 5
Вьетнам 4, 2, 4, 3, 6 3,80 6
Камбоджа 7, 4, 2 4,33 7
Таблица 5
Рейтинги стран по величине гумуса
Страна Место в типах экосистем Среднее значение Место по среднему значению
Малайзия 1, 1, 1, 1 1 1
Бангладеш 3, 2 2,5 2
Лаос 5, 3, 1, 1 2,50 3
Вьетнам 4, 4, 4, 2, 2 3,20 4
Таиланд 2, 5, 2, 5, 3, 3 3,33 5
Мьянма 2, 3, 6, 5, 4 4 6
Камбоджа 6, 7, 4 5,67 7
Результаты моделирования показывают, что ограничение индустриальных выбросов СО2 позволяет в некоторой мере снижать темпы роста двуокиси углерода в атмосфере и тормозить развитие глобального потепления. Известно, что предпринимаемые развитыми странами усилия по преобразованию экономики и повышению эффективности использования энергетических ресурсов приводят в ряде случаев к уменьшению индустриальных выбросов СО2 и уменьшают их воздействие на глобальное потепление без снижения уровня жизни населения этих стран [5]. Однако пренебрежение развитием в странах, не входящих в «золотой миллиард», дает противоположный эффект — значительный рост концентрации углекислого газа в атмосфере и дальнейшие нарушение климата и биосферы. Проведенные авторами расчеты показали, что политика квот обмена СО2, проводимая в рамках Киотского протокола, не будет эффективной, поскольку быстрый рост выбросов СО2 в таких странах, как страны Индокитая, превысит потенциал этого метода ограничения. Вклад стран Индокитая в связи с последствиями глобального потепления будет заметным в 2020—2060 гг., что будет сопровождаться значительным ростом выбросов. В странах Индокитая в эти годы под влиянием глобальных биосферных эффектов и региональных последствий развития местной экономики, будет значительный рост фитомассы лесов и уменьшение содержания гумуса в почве.
ПРИМЕЧАНИЕ
(1) Указано количество вещества, выраженное в массе углерода.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Тарко А.М. Антропогенные изменения глобальных биосферных процессов. Математическое моделирование. — М.: Физматлит, 2005.
[2] Тарко А.М. Математическая модель глобального цикла углерода в биосфере // Журнал общей биологии. — 2010. — Т. 71. — № 1. — С. 97—109.
[3] Bolin B. How much CO2 will remain in the atmosphere? The carbon cycle and projections for the future. — Greenhouse effect, climatic change and ecosystems. SCOPE 29. Eds: Bolin B., Doos Bo R., Jager J., and Warrick R., N.Y.: Wiley. 1986, 93—155.
[4] Chan Y.H., Olson J.S., Emanuel W.R. Simulation of land-use patterns affecting the global carbon cycle // Environmental Sciences Division. Publication N 1273, Oak Ridge National Laboratory, 1979.
[5] Marland G., Boden T., Andres B. Global CO2 Global CO2 Emissions from Fossil-Fuel Burning, Cement Manufacture, and Gas Flaring: 1751—2010. NDP-030 // Carbon Dioxide Information Analysis Center. Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tennessee, 2010.
[6] Olson J.S., Watts J.A, Allison L.J. Major world ecosystem complexes ranked by carbon in live vegetation: a data base // Oak Ridge National Laboratory. Environmental Sciences Division, Oak Ridge, NDP-017, 1985.
[7] SchlesingerM.E. Simulating CO2 — induced climatic change with mathematical climate models: Capabilities, limitations and prospects. Proceedings: Carbon Dioxide Research, 1983.
LITERATURA
[1] Tarko A.M. Antropogennye izmenenija global'nyh biosfernyh processov. Matematicheskoe modelirovanie. — M.: Fizmatlit, 2005.
[2] Tarko A.M. Matematicheskaja model' global'nogo cikla ugleroda v biosfere // Zhurnal obshhej biologii. — 2010. — T. 71. — № 1. S. 97—109.
[3] Bolin B. How much CO2 will remain in the atmosphere? The carbon cycle and projections for the future. — Greenhouse effect, climatic change and ecosystems. SCOPE 29. Eds: Bolin B., Doos Bo R., Jager J., and Warrick R., N.Y.: Wiley. — 1986, 93—155.
[4] Chan Y.H., Olson J.S., Emanuel W.R. Simulation of land-use patterns affecting the global carbon cycle // Environmental Sciences Division. Publication N 1273, Oak Ridge National Laboratory, 1979.
[5] Marland G., Boden T., Andres B. Global CO2 Global CO2 Emissions from Fossil-Fuel Burning, Cement Manufacture, and Gas Flaring: 1751—2010. NDP-030 // Carbon Dioxide Information Analysis Center. Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tennessee, 2010.
[6] Olson J.S., Watts J.A., Allison L.J. Major world ecosystem complexes ranked by carbon in live vegetation: a data base // Oak Ridge National Laboratory. Environmental Sciences Division, Oak Ridge, NDP-017, 1985.
[7] Schlesinger M.E. Simulating CO2 — induced climatic change with mathematical climate models: Capabilities, limitations and prospects. Proceedings: Carbon Dioxide Research, 1983.
IMPACT OF THE REGIONAL CONSEQUENCES OF GLOBAL WARMING AND LAND USING ON THE ECOLOGICAL PROCESSES IN INDOCHINA
A.I. Kurbatova1, A.M. Tarko2
1 Ecological Department Peoples' Friendship University of Russia Podolskoe shosse, 8/5, Moscow, Russia, 113093 2 Dorodnitsyn Computing Center, Russian Ac.Sc., Vavilov Str. 40, Moscow, Russia 119991
On the basis of the spatial mathematical model of the global carbon dioxide cycle in the biosphere the absorption of carbon dioxide emissions from the fossil fuel burning, deforestation, and soil erosion by terrestrial ecosystems was calculated for all the world and countries of Indochina. Simulating experiments to estimate the consequences of restrictions of CO2 emissions to the atmosphere based on various scenarios of implementation of the Kyoto protocol to the Framework Convention on Climate Change were performed. Countries of the Indochina have remarkable role in absorption of CO2 emissions to atmosphere. Nevertheless, the forecast of CO2 emissions of these countries shows the fast growth of emissions during nearest 10—40 years. It will lead to significant increase of CO2 concentration of in atmosphere, which can disturb plans of Kyoto protocol and scenarios of modern plans. Effects of deforestation of tropical forests and soil erosion because of inappropriate land use and climate change were calculated until 2060 for countries of Indochina.
Key words: mathematical modeling, global biogeochemical cycles, carbon dioxide, global warming, anthropogenic impacts, regional consequences.
