Грантодатель: Российский научный фонд (РНФ)
Номер проекта: 23-74-00067
Руководитель: Медведева Мария Андреевна, Кандидат биологических наук Российский научный
Прежний руководитель: Сирин Андрей Артурович, дата замены: 07.07.2023
Годы выполнения при поддержке РНФ: 2023 — 2026
Аннотация:
Изменение климата сопровождается увеличением частоты экстремальных метеорологических явлений, следствием которых является рост вероятности природных (ландшафтных) пожаров. Среди них выделяются торфяные или, в случае лесных площадей, т.н. подземные лесные пожары. Торфяные пожары отличаются спецификой течения, длительностью, загрязнением воздуха опасными для человека веществами, выбросом в атмосферу большого количества диоксида и монооксида углерода, сажи (включая органический и черный углерод) и другими экологическими последствиями. Торфяные пожары лидируют среди природных пожаров по величине сгораемого материала на единицу площади: потери углерода торфа могут значительно превышать потери растительной биомассой. Поступление парниковых газов в атмосферу в результате торфяных пожаров может достигать в отдельные годы 15% и более всех антропогенных эмиссий, а текущие оценки долгосрочных средних выбросов превышают 0,5 Гт СО2 в год. Планетарные последствия чаще связывают с лесоторфяными пожарами в юго-восточной Азии, однако не меньшее значение могут иметь торфяные пожары в Северном полушарии. Заглубление огня при торфяном пожаре приводит к повреждению и выгоранию сосущих корней с последующей значительной или полной гибелью древостоя. Из-за более низкой температуры горение торфа образует больше черного углерода, попадание которого в атмосферу усиливает парниковый эффект, а последующее выпадение – таяние снежно-ледового покрова, в т.ч в Арктике. Из-за неполного сгорания в атмосферу поступает большое количество мелкодисперсных частиц, крайне опасных для здоровья человека – причина избыточной смертности после пожаров в центре Европейской России в 2010 году. В России, где по данным ГИС «Болота России» ИЛАН РАН торфом покрыто более 1/5 территории, торфяные пожары могут возникать повсеместно от тундр до степей, но наиболее часто – в лесной зоне. В сухие годы могут гореть и неосушенные болота, однако наиболее часто – осушенные и заброшенные пользователем торфяники. Горение растительного материала на болотах и осушенных торфяниках не всегда переходит в торфяные почвы, превращая пожар в торфяной. Разделение пожаров на торфяниках и на собственно торфяные пожары принципиально важно для оценки потерь углерода, выброса продуктов горения, определения экологических последствий, выбора подходов к их устранению. Сложность выявления торфяных пожаров и определения потерь углерода торфа отмечается Руководствами МГЭИК (IPCC) 2006, 2014 и 2019 гг. и является причиной недоучета этого важного источника парниковых газов. В ходе заявляемого проекта предполагается исследовать возможные подходы к выявлению пожаров на болотах и торфяниках и собственно торфяные пожары путем комбинирования найденных предварительно параметров (длительности, температуры и радиационной мощности – FRP) пожара, поиска и тестирования новых путей корректировки границ и площадей гарей на основе разновременных снимков. С учетом трудоемкости и небезопасности доступа на гари, апробированные методы наземной проверки результатов анализа спутниковой информации будут дополнены предполагаемыми к разработке подходами, основанными на съемке, включая мультиспектральную, с БПЛА. Будет проведен поиск и анализ подходов к оценке потерь углерода биомассы и почвы по дистанционным данным. По данным тестовых объектов будут определены итоговые потери биомассы, направление и скорость восстановительных сукцессий древесной растительности на гарях от торфяных пожаров. Будет расширена география изучения торфяных пожаров и проверки результатов на различных тестовых объектах. Планируется разработать и апробировать оригинальную методику выявления площадей пожаров и оценки потерь углерода для Национального кадастра антропогенных выбросов из источников и абсорбции поглотителями парниковых газов и предложить национальный стандарт сокращения выбросов парниковых газов в результате вторичного обводнения торфяников, впервые в мировой практике включающий сокращение выбросов парниковых газов в результате предотвращения пожаров.
Ожидаемые результаты:
Результаты проекта должны сформировать соответствующие текущему уровню технологического развития научные основы комплексного анализа торфяных пожаров как особо опасного природного явления, обладающего спецификой выявления, оценки последствий, выработки стратегии и тактики предотвращения, раннего обнаружения и устранения. Будут апробированы и верифицированы по наземным данным и съемке с БПЛА разработанные подходы к выявлению низовых (травяных) пожаров на торфяниках и собственно торфяных пожаров, в ходе которых происходит горение торфа. Предполагается получить и апробировать методику выявления факта горения торфа путем совместного анализа длительности, температуры и радиационной мощности (FRP) и дополнительных, найденных в ходе поиска, характеристик природных пожаров. На этом основании будет предложен алгоритм выделения торфяных среди других природных пожаров (лесных, степных, тундровых). Будет предложен эффективный метод определения и корректировки границ и площадей гарей от торфяных пожаров на основе мультиспектральной спутниковой съемки. С учетом ограничения доступа к данным ряда зарубежных аппаратов на основе проведенной апробации и верификации будет проанализированы и предложены варианты использования альтернативной информации с отечественных, китайских и др. спутников. Будут разработаны, апробированы и верифицированы подходы к использованию съемки с БПЛА для проверки методов анализа торфяных пожаров по спутниковым данным. Будет предложена и апробирована методика оценки потерь углерода биомассы при торфяных пожарах по дистанционным данным. Будет предложена методика учета площади и удельных потерь почвенного углерода. По данным тестовых объектов будут определены итоговые потери биомассы, направление и скорость восстановительных сукцессий древесной растительности на гарях от торфяных пожаров. Будут предварительно оценены масштабы торфяных среди других торфяных пожаров для подтверждения значимости проблемы и принятия решений органами законодательной и исполнительной власти. Будет разработана и апробирована оригинальная методика выявления площадей пожаров и оценки потерь углерода для Национального кадастра антропогенных выбросов из источников и абсорбции поглотителями парниковых газов, не регулируемых Монреальским протоколом. Будет предложен национальный стандарт сокращения выбросов парниковых газов в результате вторичного обводнения торфяников, впервые в мировой практике включающий сокращение выбросов, связанных с предотвращением пожаров, и валидный для создаваемого добровольного рынка углеродных единиц.