Измерение «дыхания» леса: что происходит на карбоновых полигонах

Российская сеть карбоновых полигонов увеличилась до 19 площадок и готовится к созданию цифровых двойников экосистем. В теплый сезон вода в исследуемой части Финского залива поглощала углекислый газ из атмосферы, а в холодные месяцы выделяла его обратно. При проведении годовых оценок был получен итоговый поток около четырех граммов углерода с квадратного метра в атмосферу. Эти расчеты подчеркивают важность сезона, места и продолжительности измерений. На карбоновых полигонах в России собирается детальная информация о обмене парниковыми газами между природой и атмосферой. Данную информацию сообщает портал Ferra.

Лес накапливает углерод по мере роста растительности, а почвы и растительные сообщества участвуют в обмене газами с атмосферой. Морская поверхность также поглощает и выделяет климатически активные газы, причем интенсивность этих процессов зависит от температуры, состава воды, ветра и других условий. Для оценки территории ученым необходимо измерить эти потоки и проследить их изменения во времени.

Понятие «углеродный баланс» связано с учетом поступления и удаления углерода за определенный период. Важными аспектами исследования являются границы экосистемы, продолжительность наблюдений и учитываемые процессы. Одной из основных целей карбоновых полигонов является оценка интегральных значений такого баланса.

На площадках осуществляется наблюдение за углекислым газом CO₂, метаном CH₄ и другими парниковыми газами. Исследователей интересует направление обмена, его интенсивность и пространственная изменчивость. Эти данные необходимы для проверки моделей и изучения способов увеличения поглощения углерода природными территориями.

Российский пилотный проект карбоновых полигонов был запущен Минобрнауки в феврале 2021 года. Каждый полигон может включать один или несколько участков с характерными для территории рельефом, почвами и растительным покровом. На них устанавливается оборудование, проводятся эксперименты и тестируются технологии контроля углеродного баланса.

За каждым полигоном стоит оператор — университет, научная организация или другой участник проекта, который отвечает за закупку приборов, установку датчиков и организацию полевых исследований. К осени 2026 года сеть насчитывала 19 полигонов общей площадью около 313 тысяч гектаров, охватывающих 19 регионов, включая арктическую тундру, засушливые территории, моря, болота, леса, луга и агроландшафты.

Одним из основных методов наблюдений является метод вихревых ковариаций, который регистрирует характеристики переноса газов воздушными вихрями над исследуемой поверхностью. На полигоне «Евразийский» программа включает измерение потоков CO₂ и метана с помощью оборудования на 28-метровой мачте.

Другой инструмент — почвенная камера, которая позволяет исследовать поток газа с небольшого участка поверхности. На воронежском полигоне «FOR&ST CARBON» в 2026 году использовали установку для регистрации CO₂, CH₄ и водяного пара.

Исследование требует целого ряда действий: установка приборов, обеспечение их работы, получение наблюдений и обработка материалов. Оператор полигона отвечает за полевые лаборатории, полеты беспилотников и настройку систем сбора данных.

Хорошим примером значимости длительных наблюдений является исследование восточной части Финского залива, проведенное учеными Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта и Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН. Они использовали материалы экспедиций 2022–2023 годов, отбирая воду с разных глубин и изучая гидрологические параметры. В холодные месяцы поверхность воды активно перемешивалась с глубинными слоями, богатыми углекислым газом, в то время как в теплый сезон фитопланктон поглощал CO₂.

По оценке авторов, итоговое поступление углерода в атмосферу составило около четырех граммов на квадратный метр исследованной акватории. Эта оценка зависит от места и материалов исследования, и для ее использования необходимо сохранять сведения о границах обследованной акватории и периоде наблюдений.

К сентябрю 2026 года операторы карбоновых полигонов привлекли более 1,7 миллиарда рублей внебюджетного финансирования и закупили свыше 350 единиц оборудования. На площадках апробируют российские модели углеродного баланса и разрабатывают технологии для увеличения поглощения углерода. Одновременно полигоны используются для испытаний отечественных приборов.

18 сентября 2026 года экспертный совет Минобрнауки утвердил стратегию развития сети на 2026–2030 годы, связанную с созданием распределенной электронной платформы для формирования цифровых двойников экосистем. Эта платформа будет основываться на измерениях, накопленных на площадках, и проверяемых представлениях о природных процессах.

Таким образом, чем подробнее ученые прослеживают обмен веществом между экосистемами и атмосферой, тем более точными становятся оценки углеродного баланса конкретной территории.