Главная – Журналы – Поиск по журналам

Представлено обобщение подходов и методов, применяемых за рубежом для оценки выбросов углерода в результате изменений землепользования в глобальном и региональном масштабах. Для понимания места этой тематики в современной геоэкологии проведен анализ наукометрических показателей на основе реферативной базы данных Scopus. Отмечено существенное увеличение публикаций по результатам исследований выбросов поглощения и абсорбции углерода под влиянием землепользования в мире с начала 2000-х гг. В настоящее время их число составляет более 200 статей ежегодно. К странам-лидерам по публикационной активности относятся Китай, США, Германия, Великобритания и Бразилия, к организациям - Китайская академия наук. Современные исследования изменения баланса углерода в результате трансформации землепользования основаны на отслеживании изменений земельного покрова в пространственно-временном аспекте с применением передовых геоинформационных технологий и на моделировании потоков углерода с помощью точных данных, соответствующих подходам 2-3 методологии Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Установлено, что большинство исследований ведущих научных центров имеют общий алгоритм и этапы; в статье дана характеристика данных этапов, а именно применяемых методов и конкретных инструментов, определены их преимущества и недостатки. Общий алгоритм исследований включает на первом этапе оценку динамики землепользования/земельного покрова за разные временные диапазоны, затем - моделирование баланса углерода в результате изменений землепользования, разработку на этой основе мер региональной политики. Выявлены особенности применения методов и исходных данных (на примере исследований, проведенных в Китае, Бразилии и др.). Сделан вывод о необходимости дальнейшего совершенствования методик в сфере точности классификаций землепользования/земельного покрова и своевременности отражения его динамики, а также определения запасов углерода. От этого зависят конкретные практические действия в области регионального планирования и разработки компенсационных мер в рамках климатической политики.

Выделены факторы и условия формирования устойчивого природопользования по критерию полноты состава и функционирования географической системы «природа-хозяйство-население» территории. Полнота - сквозной показатель оптимальности систем разного рода на минимальном и максимальном уровне их существования и изменения в процессе сохранения природы, роста экономики и совершенствования общества. Степень полноты - вариант оценочной функции, отличающей геосистемы разных местоположений и переменных состояний по набору взаимозаменяемых влияющих факторов природного, экономического и социального происхождения и особенностей местных условий географической среды. Все наблюдаемые процессы отражают целевое стремление к совершенству в форме полноты и безопасности своего системного выражения, к идеалу существования, приоритетной цели развития, только при достижении и преодолении которой возможно устойчивое развитие. Тенденции проявления полноты выделены как верхние и нижние огибающие линии (поверхности) многообразия связи данных натурных и статистических наблюдений. Управляющие аддитивные воздействия смещают ландшафтную норму полноты разных местоположений. Необходимо учитывать специальные ограничения на степень неполноты и переполнения системных качеств. Модели и методы анализа продемонстрированы на примере восстановления запасов лесонасаждений и реализации инвестиционного процесса по регионам России.

Для решения задачи оценки внешней нагрузки на российскую часть р. Иртыш со стороны водосбора использована модель ILLM, учитывающая вклад точечных и рассредоточенных источников в формирование нагрузки. Модель позволяет рассчитывать вынос примесей с водосбора с учетом влияния гидрологических факторов и удержания химических веществ водосбором и его гидрографической сетью. Для обеспечения модели необходимой входной информацией выполнена классификация подстилающей поверхности с использованием снимков со спутников PROBA-V и Sentinel-2. Собраны и проанализированы данные о содержании биогенных элементов (N и P) и микроэлементов (Cu и Zn) в природных (почвенных и речных) водах изучаемой территории. На основе обработки материалов о деятельности более 800 сельскохозяйственных предприятий оценено поголовье скота, внесение органических и минеральных удобрений, а также рассчитано поступление общего азота и общего фосфора в гидрографическую сеть. По результатам моделирования выполнена оценка внешней нагрузки (включающей диффузную составляющую) биогенными элементами (азотом и фосфором) и металлами (медью и цинком) как для всей российской части бассейна р. Иртыш, так и для семи его подбассейнов, в том числе для рек Тобол, Ишим, Омь и Конда. Оценен вклад трансграничной нагрузки на вынос рассматриваемых химических веществ в замыкающих створах трансграничных рек. Показано, что соотношение вклада различных составляющих внешней нагрузки в вынос изменяется в зависимости от водности года.

Представлены результаты реконструкции долговременной динамики палеопожаров в лесостепной зоне Западной Сибири (Новосибирская область) на примере торфяной колонки Николаевского ряма. Согласно данным радиоуглеродного датирования, исследованная толща торфа формировалась в течение 3200 кал. лет - с позднего суббореала до современности. На основе проведенного макроуголькового и радиоуглеродного анализа выявлен 21 локальный пожарный эпизод, а также определено время их возникновения, периодичность и интенсивность. Данные по динамике палеопожаров лесостепного ряма были сопоставлены с опубликованными палеоклиматическими реконструкциями для Барабинской низменности. В конце суббореального периода выделено шесть пирогенных эпизодов с пиком пожарной активности 2850-2750 кал. л. н. при скорости аккумуляции частиц угля 370 частиц см²/год. Больше всего пожаров произошло в субатлантическом периоде - 15 эпизодов с самым крупным локальным пожарным очагом в период 1100-1050 кал. л. н., скорость аккумуляции частиц угля достигала 600 частиц см²/год. Данные палеопожарные пики совпадают с потеплением климата Барабинской низменности, выраженным в увеличении средней температуры июля и преобладании лесостепных фитоценозов в составе растительных сообществ Барабы. Более влажные условия климата и распространение таежной растительности с 2100 по 1700 кал. л. н. препятствовали возникновению пожаров на территории ряма. В более холодные периоды пожары либо отсутствовали, либо имели незначительную интенсивность. При сопоставлении динамики палеопожаров Николаевского ряма с палеоклиматическими реконструкциями выявлено влияние климатических изменений на возникновение и интенсивность пирогенных эпизодов.

Проанализирована многолетняя динамика (более 50 лет) состояния сосновых лесов, загрязняемых выбросами Шелеховского промышленного центра, где основным источником техногенных эмиссий является Иркутский алюминиевый завод (ИркАЗ). Выявлена прямая зависимость жизненного состояния сосновых древостоев от объемов выбросов ИркАЗа. Установлено, что период максимального объема выбросов (90-100 тыс. т/год) завода, наблюдаемый в конце 1970-х - начале 1980-х гг., сопровождался быстрым развитием визуальных признаков острого поражения хвои в виде некрозов и хлорозов, охватывающих 40-90 % поверхности хвоинок, увеличением уровня дефолиации крон деревьев до 70 %, появлением на локальных участках вблизи завода (в основном в пониженных формах рельефа) усыхающих деревьев, в хвое которых содержание фтора достигало 210 мг/кг сухой массы. Индекс жизненного состояния (ИЖС) деревьев, рассчитанный по репрезентативным визуальным, морфометрическим и биохимическим показателям, не превышал 2-3 балла, что свидетельствовало о сильном ухудшении параметров сосновых древостоев, при этом площадь сильно угнетенных древостоев достигала 20 тыс. га. К концу 1990-х годов на фоне снижения объемов производства и уровня техногенных выбросов ИркАЗа наблюдалось улучшение состояния древостоев - ИЖС деревьев вблизи завода увеличился до 4,9 баллов, площадь сильно угнетенных сократилась до 11,9 тыс. га. В последние пять лет количество выбросов Шелеховского промцентра остается практически неизменным (около 35 тыс. т/год), уровень фтора в хвое деревьев вблизи завода довольно стабильный (70-80 мг/кг сухой массы), об улучшении состояния древостоев свидетельствует увеличение ИЖС до 5,3 баллов, усыхающие древостои отсутствуют, площадь сильно ослабленных лесов не превышает 2 тыс. га. Несмотря на явную положительную динамику в изменении состояния сосновых древостоев, наблюдаемую в современный период, требуется дальнейший мониторинг их состояния для адекватной оценки и прогнозирования изменений структурно-функциональных свойств и устойчивости лесов на загрязняемых территориях Иркутской области.

Представлены результаты полевых исследований почвенной биоты на условно ненарушенных территориях, расположенных в северной части Прибайкалья (центральная экологическая зона Байкальской природной территории). Данная территория отличается высоким ландшафтным разнообразием, что обусловлено особенностями рельефа и связанными с этим климатическими условиями. Таким образом, на сравнительно небольшом участке встречаются разные геосистемы - от лугово-болотных до горно-степных. Зооценозы почв, соответственно, также различаются, причем структура населения, средняя численность и биомасса позволяют оценивать сообщества по таксономическому разнообразию. Данный показатель характеризует не только состояние почвенного мезонаселения, но и его устойчивость к внешнему воздействию. В условиях ограниченной хозяйственной деятельности территорию исследования можно рассматривать как своеобразный полигон для сравнительного анализа и оценки восстановительного потенциала зооценозов почв. Расчет таксономического разнообразия производился с помощью индекса Маргалефа, который позволяет связать две характеристики - численность и количество таксонов на единицу площади. На основе полученных расчетов выделено пять категорий таксономического разнообразия почвенных беспозвоночных - от очень низкого до высокого. С учетом высокого ландшафтного разнообразия территории пространственное распространение мезонаселения почв отражает полный спектр зооценозов региона. На численные характеристики мезонаселения почв влияют гидроклиматические условия, которые, в свою очередь, зависят от рельефа местности. Результаты исследования почвенной мезофауны, направленные на оценку таксономического разнообразия в пространственном аспекте, в дальнейшем планируется использовать как основу для картографического моделирования.

Представлены результаты временного и пространственного распределения аэрозольных частиц и включенных в них микропримесей (полициклические ароматические углеводороды, полихлорированные бифенилы) в приводном слое атмосферы над оз. Байкал, полученные в ходе корабельной экспедиции с 18 по 24 июля 2022 г. За исследуемый период в приводной атмосфере озера наблюдались в основном низкие значения массовой и счетной концентраций аэрозольных частиц, стойких органических загрязнителей (ПАУ, ПХБ) в сравнении с пожароопасными периодами 2016-2020 гг. За время экспедиции содержание ПАУ в атмосфере изменялось от 0,071 до 2,6 нг/м³, что ниже концентраций, зафиксированных при пожарах (0,22-133 нг/м³). Повышенное содержание исследуемых компонентов обнаружено только в отдельных районах Южного Байкала, где формирование структуры аэрозоля происходило за счет локальных источников загрязнений, расположенных в населенных прибрежных районах (пос. Листвянка, пос. Култук, г. Слюдянка, г. Байкальск), и в момент переноса загрязненных воздушных масс северо-западного направления на озеро от Иркутска и Ангарска. В пробах аэрозолей из фоновых районов преобладала группа ПАУ с двумя-тремя бензольными кольцами, в составе которых доминировали нафталин и фенантрен. Вблизи локальных источников в южной части Байкала увеличивалась доля ПАУ с четырьмя, пятью и шестью бензольными кольцами (флуорантен > пирен > бенз(б)флуорантен), которые имеют пирогенное происхождение и образуются при высокотемпературных процессах сгорания органического топлива (при сжигании угля, древесины, жидкого топлива). Выявлена положительная корреляция содержания аэрозольных частиц и ПАУ. Обнаруженные концентрации аэрозольных частиц (1,0-13,7 мкг/м³) и бенз(а)пирена (0,01-0,22 нг/м³), нормируемые в России, не превышали ПДК. Несмотря на запрет производства и ограниченное использование ПХБ, их следы обнаружены в различных промышленных и фоновых регионах во всем мире. Показано, что содержание полихлорированных бифенилов в приводной атмосфере Байкала (0,48-5,63 пг/м³) сравнимо с концентрациями, наблюдаемыми в фоновых регионах мира (0,04-25 пг/м³).

Разработан методический аппарат выявления аккумулятивных ландшафтов, являющихся вторичными источниками загрязнения поверхностных вод в бассейне р. Селенги. Для установления возможностей и поиска конкретных местоположений их формирования рассчитан топографический индекс влажности TWI с использованием цифровой модели рельефа исследуемого региона. Участки территории с диапазонами показателей TWI 12-15 и 15-18 идентифицированы как площади с наиболее вероятными зонами стока. Для оценки возможности их влияния на формирование состава речного стока создана карта суммарного стока с использованием модели Flow Accumulation. Выявление гидрологически чувствительных участков водосбора (HSA) производилось путем наложения карты пространственного распределения участков с максимальными значениями суммарного стока на карту дифференциации величин TWI. В качестве истинных гидрологически чувствительных ландшафтов были идентифицированы те их участки, контуры которых располагаются в пределах территорий с максимальными значениями величин суммарного стока. Отобраны модельные полигоны для отработки методики картирования гидрологически чувствительных участков и первичных источников загрязнения. Проведены исследования на модельной территории г. Улан-Удэ, представляющего собой один из основных загрязнителей вод р. Селенги и оз. Байкал. Основным условием формирования вторичных источников загрязнения (аккумулятивных ландшафтов) является совпадение зоны действия источника загрязнения с HSA. Составленная карта производственных объектов была наложена на карту пространственного распределения HSA, фрагменты которых в границах промзон были идентифицированы как возможные вторичные источники загрязнения (критические территории-источники - CSA). Корректность выделения CSA подтверждена результатами оценки уровня загрязнения почв г. Улан-Удэ.

Рассмотрено одно из основных направлений современного изучения ландшафтной структуры - своевременная актуализация структурно-динамических особенностей геосистем с учетом степени антропогенной нагрузки. Изучены исторические предпосылки развития представлений о физико-географическом делении Оренбургской области и проведен геоинформационный анализ данных дистанционного зондирования с применением нейросетевых алгоритмов на основе самоорганизующихся карт Кохонена с целью сопоставления структуры природных рубежей с актуальной структурой природно-антропогенных комплексов. Для этого проведен расчет количественных показателей (площадь физико-географического района, количество классов (типы урочищ), количество ландшафтных контуров, среднее количество контуров в классе, средняя площадь одного контура, плотность контуров в физико-географическом районе, коэффициент сложности, максимально возможная сложность ландшафта, абсолютная организация ландшафта (мера неуравновешенности), относительная организация ландшафта, коэффициент ландшафтной раздробленности) и индексов дифференциации ландшафтной структуры (коэффициенты энтропийной сложности и разнообразия Шеннона, индексы неоднородности Ивашутиной-Николаева, Одума, Глизона-Маргалефа, Симпсона) и построены картосхемы территории региона, отражающие их пространственное распределение по ландшафтным районам. По результатам исследования определены тенденции изменения ландшафтной структуры Оренбургской области. К ним относятся: изменения степени контурности геосистем, динамика выраженности межландшафтных рубежей, антропогенная дисперсия геосистем, степень доминирования отдельных элементов ландшафта. Определены различия в тенденциях изменения ландшафтной структуры по лесостепным, петроморфным и гидроморфным геосистемам в сравнении с преобладающими на территории региона аридными степными ландшафтами в зависимости от степени агрогенной и техногенной трансформации.

В преобразовании рельефа Предбайкалья важную роль играют флювиальные процессы. Одним из значимых индикаторов динамического состояния флювиальных систем является структура долинных геосистем, исследованию которой в Предбайкалье уделяется недостаточно внимания. По данным комплексных полевых работ и ортофотосъемки с помощью БПЛА выполнено крупномасштабное картографирование долинных геосистем р. Китой в разных геодинамических обстановках, проанализированы особенности их пространственной структуры и динамики. Установлено, что геоморфологическое строение территории, определяющее скорости русловых деформаций и интенсивность склоновых процессов, существенно влияет на развитость долинных геосистем и их пространственную структуру. Самую сложнопостроенную структуру имеет участок долины р. Китой, формирующейся в равнинной части бассейна. В горной части наблюдается фрагментированность развития отдельных морфологических элементов долины и меньшее разнообразие элементарных геосистем. По результатам анализа сукцессионных смен почвенно-растительного покрова на разных морфологических элементах долины определены основные этапы развития долинных геосистем и получены количественные характеристики основных индикаторов стадий развития пойменных генераций и их динамического состояния. Для геосистем низкой и средней поймы долины р. Китой ведущим фактором формирования их пространственной структуры и динамики являются флювиальные процессы, за исключением высокогорной части бассейна, где они сглаживаются процессами криогенеза, и ряды сукцессионых смен почвенно-растительного покрова идентичны практически на всей протяженности долины. Геосистемы высоких пойм и низких террас, формирующиеся в условиях ослабленного влияния флювиальных процессов, в зависимости от смены высотных поясов имеют более выраженные черты горной и подгорной тайги.