ВВЕДЕНИЕ

В соответствии с Указом Президента Российской Федерации "О мерах по реализации Государственной научно-технической политики в области экономического развития Российской Федерации климатических изменений" от 8 февраля 2021 года № 76 и с перечнем поручений В.В. Путина по итогам Петербургского международного экономического форума от 26.06.2021 г. № Пр-1096, необходимо осуществление работ по увеличению потенциала экосистем страны в поглощении выбросов парниковых газов, в том числе за счет повышения эффективности использования лесов и земель, а также применения современных технологий лесовосста-новления и агропромышленных технологий, обеспечивающих восстановление плодородия почв. В этой связи, с учетом Федерального закона "Об ограничении выбросов парниковых газов" от 2 июня 2021 г. № 296-ФЗ, назрела необходимость научного обоснования для создания и ведения единой Национальной методологии и системы наблюдения и учета баланса углерода и выбросов парниковых газов с учетом специфики природных условий России, которая гармонично соотносится с международно признанными подходами.

О МЕТОДОЛОГИЧЕСКИХ ПОДХОДАХ ФОРМИРОВАНИЯ ЕДИНОЙ НАЦИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА И УЧЕТА БАЛАНСА УГЛЕРОДА И ВЫБРОСОВ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ. РОССИЙСКАЯ СПЕЦИФИКА

В настоящее время в мире в качестве основы используются методологические подходы, изложенные в Руководстве (IPCC Guidelines..., 2006; 2019), составленном экспертами межправительственной панели по изменениям климата. В рамках этих рекомендаций оценка и мониторинг баланса углерода и парниковых газов могут быть осуществлены в стране на одном из трех предложенных уровней.

Уровень 1. Используются зафиксированные экспертами IPCC данные о запасах углерода и коэффициенты изменения запасов для пахотных земель, стратифицированных по климату и типам почв. Таким образом, любая страна, имея информацию о площадях лесов, пашни, пастбищ, болот, а также о почвенных и климатических условиях этих угодий, может применить рекомендованные экспертами величины запасов для расчета полного баланса для страны в целом. То есть для подобных расчетов необходимы лишь сведения о почвах, климате и наземном покрове территории страны в виде карт или статистических данных (табл. 1).

Уровень 2. Используются те же основные расчеты. Но применяются значения эталонных запасов углерода и/или коэффициентов изменения запасов, адаптированные к условиям конкретной страны и скорректированные на основе имеющейся в стране информации. Кроме того, подходы этого порядка могут включать более подробную стратификацию.

Оценка выбросов и поглощений углерода в результате изменений запасов органического углерода почв (SOC) в секторе землепользования, в результате изменения землепользования и лесного хозяйства (LULUCF) для целей учета является обязательной в отношении облесения, обезлесения, лесовосстановле-ния (ARD) и управления лесами (FM); а добровольной она остается в отношении управления пахотными землями (CM) и пастбищными землями (GM), восстановления растительности (RV), а также осушения и переувлажнения водно-болотных угодий (WDR), в соответствии с Киотским протоколом. Решение 529/2013 Европейского парламента и Совета от 21 мая 2013 г. распространялось на государства-члены Европейского союза (ЕС) и подразумевало обязательный учет выбросов и поглощений парниковых газов от видов деятельности CM и GM в период 2013-2020 гг.

В пункте (9) Решения 529/2013 уточняется, что для сектора LULUCF правила учета должны соответствовать руководящим принципам оценки выбросов и абсорбции парниковых газов, представленным в Руководстве по национальным инвентаризациям парниковых газов Международной группы экспертов по изменению климата (IPCC, 2006, 2019).

Используется более точная информация о почвах, климате и наземном покрове, чем рекомендовано экспертами IPCC для Уровня 1. В России для этого наиболее пригодна почвенная карта РСФСР масштаба 1 : 2 500 000 (Почвенная карта..., 1988) и Реестры индикаторов качества почв сельскохозяйственных угодий Российской Федерации (Реестр индикаторов ..., 2021).

Уровень 3. Баланс углерода вычисляется на основе данных динамического моделирования выбросов и поглощения углерода. Подобные модели существуют уже достаточно долгое время, и они апробированы в разных частях мира (Jones et al., 2005; Smith et al., 2006).

Ключевым критерием при выборе подходящей модели для страны является ее способность учитывать все факторы, влияющие на баланс углерода и парниковых газов и доступность входных параметров для моделирования для всей страны. Очень важно, чтобы модель была подтверждена независимыми наблюдениями, полученными в полевых условиях страны. В качестве независимых данных могут рассматриваться данные многолетних полевых опытов (Smith et al., 1996; Paul et al., 2015) или, например, долгосрочные измерения потока углерода в экосистеме с использованием таких методов, как вихревая ковариация (Baldocchi et al., 2001).

В идеале должна быть создана система инвентаризации постоянных, статистически репрезентативных участков, включающая основные климатические регионы, типы почв, системы использования земель, где можно было бы проводить повторные измерения запасов углерода в почве с течением времени.

Выбор наиболее подходящего уровня анализа зависит от:

• типа и уровня детализации доступных данных,

• наличия подходящей информации для оценки базовых запасов углерода, изменения запасов и коэффициентов выбросов,

• наличия специальных национальных систем инвентаризации, разработанных для почв, а также национальных моделей баланса углерода.

Согласно рекомендациям, все страны должны стремиться к совершенствованию подходов к инвентаризации и отчетности, переходя постепенно на самый высокий уровень, возможный с учетом национальных условий.

Методология, предложенная экспертами IPCC, учитывает раздельно изменения запасов органического углерода (выбросы или поглощение CO2) для минеральных почв, выбросы CO2 из органических (болотных, торфяных) почв и дополнительные выбросы CO2 при известковании сельскохозяйственных почв.

По стандарту в Руководстве IPCC запасы углерода измеряются по умолчанию в слое 0-30 см и не включают углерод в опаде и стерне (т. е. мертвых остатках) и углерод в нижележащей части почв. Но в зависимости от выбранного уровня анализа не запрещено использовать и другие глубины после соответствующего обоснования.

С учетом высокого научного потенциала России, но недостаточного количества экспериментальных полевых данных, по круговороту углерода на настоящем этапе оптимальным представляется построение методологии системного наблюдения и учета баланса углерода на сельскохозяйственных и лесохозяйственных землях России на уровне 2 с постепенным переходом в перспективе (при накоплении экспериментальных полевых данных) на уровень 3.

Система должна включать в себя базовую информацию необходимую для расчета баланса углерода: это пространственные данные о почвах, растительности, специфике использования земель, рельефе, метеопараметрах, а также об источниках антропогенных выбросов парниковых газов. В масштабе страны подобная информация в данный момент доступна на уровне карт исходного масштаба 1 : 2.5 млн. Более детальная информация разрозненна и неполна. Начинать построение системы рациональнее на основе этой информации, переходя к более детальной по мере накопления более подробных данных.

Для непосредственного использования в системе исходная информация в любом случае нуждается в доработке - добавлении новых атрибутивных данных, необходимых для оценки баланса углерода. В наибольшей степени это касается данных о специфике использования земель и о пространственном размещении источников антропогенных выбросов. Общая информация будет положена в основу создания унифицированной базы данных ГИС. Необходимые для этого технологии существуют.

Должен быть создан блок оперативного, точного и низкозатратного мониторинга и обновления всей базовой информации. Наиболее перспективно для этих целей использование дистанционных, спутниковых технологий. Отдельные блоки спутникового мониторинга базовых данных уже существуют, но нуждаются в адаптации под цели и задачи Системы. Это технологии мониторинга растительности, частично - технологии мониторинга почв и землепользования. Но последние нуждаются в доработке и развитии так же, как и методы спутникового мониторинга источников антропогенных выбросов.

Нуждаются в развитии и технологии интернета вещей, нейросетей и моделей, которые в комбинации с технологиями пространственного моделирования будут положены в основу мониторинга метеопараметров, а также отдельных свойств почв и специфики землепользования.

Все используемые методы и технологии должны постоянно тестироваться и развиваться. С этой целью планируется организация специализированной сети тестовых полигонов. Их пространственное размещение должно базироваться как на специфике природных условий России, так и на особенностях антропогенного влияния и использования земель в сельском и лесном хозяйстве. Необходимы исследования по разработке схемы оптимального размещения тестовых полигонов и их типологий.

Тестовые (карбоновые) полигоны позволят накопить полевые экспериментальные данные, на основе которых в перспективе будет возможно осуществить переход с Уровня 2 оценки баланса углерода России на Уровень 3.

Предварительные сроки при наличии необходимых ресурсов ограничиваются одним годом:

• Создание блока базовой информации Системы (до 6 месяцев).

• Создание первого варианта Блока обновления и мониторинга данных (до 1 года).

• Создание схемы оптимального размещения тестовых полигонов и разработка Программы исследований на тестовых полигонах (до полугода).

• Оснащение полигонов необходимым оборудованием и запуск в эксплуатацию, тестирование и доработка методов сбора данных и мониторинга (постоянные, срочные).

"КАРБОНОВЫЕ" ПОЛИГОНЫ: ПРЕДНАЗНАЧЕНИЕ, ТИПИЗАЦИЯ, ТРЕБОВАНИЯ К ПРОСТРАНСТВЕННОМУ РАЗМЕЩЕНИЮ

Следует особо прокомментировать своевременную инициативу Минобрнауки России (приказ от 5 февраля 2021 г. № 74 "О полигонах для разработки и испытаний технологий контроля углеродного баланса"). Документ был разработан в целях реализации национального плана мероприятий первого этапа адаптации к изменениям климата на период до 2022 г., утвержденного распоряжением Правительства Российской Федерации от 25 декабря 2019 г. № 3183-р, в соответствии со Стратегией научно-технологического развития Российской Федерации, утвержденной Указом Президента Российской Федерации от 1 декабря 2016 г. № 642, и Климатической доктриной Российской Федерации, утвержденной распоряжением Президента Российской Федерации от 17 декабря 2009 г. № 861-рп, в связи с необходимостью эффективности научно-технической деятельности в области экологического развития Российской Федерации и климатических изменений.

В Регламенте рассмотрения Экспертным советом при Министерстве науки и высшего образования Российской Федерации по вопросам научного обеспечения развития технологий контроля углеродного баланса инициативных предложений от заинтересованных организаций по созданию на базе научных организаций и образовательных организаций высшего образования карбоновых полигонов в рамках пилотного проекта Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в соответствии с приказом Министерства науки и высшего образования Российской Федерации от 5 февраля 2021 г. № 74, утвержденным протоколом Экспертного совета при Министерстве науки и высшего образования Российской Федерации по вопросам научного обеспечения развития технологий контроля углеродного баланса от 17 мая 2021 г. № ВФ/14-пр, представлено определение карбонового полигона: карбоновый полигон - "один или несколько участков земной поверхности с репрезентативными для данной территории рельефом, структурой растительного и почвенного покрова, на котором реализуется комплекс мероприятий, направленных на развитие научного, кадрового и инфраструктурного потенциалов в области разработки и испытаний технологий контроля баланса климатически активных газов природных экосистем. На карбоновом полигоне проводятся эксперименты по измерению эмиссии (выбросов) и поглощения парниковых газов посредством наземных и дистанционных методов для оценки пространственной и временной изменчивости потоков климатически активных газов, а также определения интегральных значений составляющих радиационного, теплового, водного и углеродного баланса. Кроме того, на полигоне осуществляется подготовка кадров высшей квалификации в области новейших методов экологического контроля, перспективных технологий для низкоуглеродной индустрии, сельского и муниципального хозяйства. Результатом деятельности карбонового полигона является отработка технологических решений контроля углеродного баланса на основе полного (завершенного) технологического цикла, а также их испытания в реальных и критических условиях. Срок работы полигона составляет не менее 15 лет."

Весьма важным (первостепенным) является выбор участка для полигона. Согласно упомянутому Регламенту, это "земли сельскохозяйственного назначения, лесные и заболоченные территории, территории иных экосистем, находящиеся в долговременной аренде у участника программы создания и функционирования карбонового полигона, и (или) переданные собственником (собственниками) земельного(-ых) участка во временное пользование участнику программы создания и функционирования карбонового полигона на долгосрочной основе2, и (или) предоставляемые собственником (собственниками) земельного(-ых) участка во временное пользование участнику программы создания и функционирования карбонового полигона на долгосрочной основе для проведения экспериментов по разработке и испытанию наземных и дистанционных технологий измерения эмиссии (выбросов) и поглощения климатических активных веществ, оценки углеродного баланса, а также осуществления подготовки кадров высшей квалификации в области новейших методов экологического учета и контроля, перспективных технологий по контролю углеродного баланса экосистем для низкоуглеродной индустрии, сельского и муниципального хозяйства."

Почвы России разнообразны по свойствам, площади распространения и использованию. Это важно для выбора представительных площадок для полигонов.

Таким образом, особо отметим, что игнорирование почв в выборе участков под "карбоновые" полигоны лишает последние географической представительности. Этот подход не позволит решить главную задачу - оценить объем секвестрированных углеродных единиц в РФ. Учет секвестрированного углерода исключительно в растительности/лесах игнорирует фундаментальные законы цикла углерода, в части его внутриэкосистемного "растительность - почва" обмена. Концепция "карбоновых" полигонов должна быть обоснована научными представлениями о роли почв в регулировании цикла углерода в наземных экосистемах, включая данные учета поглотительной способности почв и потоков углерода в жидкой и газообразной фазах, а перечень экосистем дополнен понятием "почвенные экосистемы".

ОБ ОЦЕНКЕ ПОГЛОЩАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ УГЛЕРОДА ЛЕСАМИ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫМИ ЭКОСИСТЕМАМИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Статья 3.4 Киотского Протокола в качестве одного из инструментов снижения концентрации парниковых газов в атмосф ере предусматривает возможность изменения землепользования и лесного хозяйства. Имеется в виду, что, например, посадка леса на безлесной территории (пашни, выпасы и пр.) приведет к накоплению углерода в древесной биомассе, что засчитывается в подсчеты выполнения обязательств по протоколу страны.

Статья 3.4 предусматривает возможность изменения технологий сельскохозяйственного производства для накопления углерода в почвах, например, переход на гумусосберегающие севообороты, сокращение механических обработок и др. Отметим, что Киотский Протокол в своей основе рассматривает цикл углерода, который включает резервуары и потоки углерода, т. е. увеличение продуктивности, что также является инструментом смягчения климатических изменений (Протокол совещания..., 2020).

Согласно подходам, декларируемым Рослесхозом, все леса РФ относятся к управляемым, и, таким образом, отмечаемый естественный рост лесов в результате потепления климата должен рассматриваться как вклад страны в смягчение климатических изменений.

Эта позиция не принимается странами, присоединившимися к Киотскому Протоколу и Парижскому соглашению. Последнее обстоятельство связано с трудностями, а фактически с невозможностью верификации накопленного углерода в лесах РФ. Так, не представляется возможным подтвердить, что РФ выполнила какие-то работы в лесном фонде (около 650 млн га лесопокрытых территорий), которые бы привели к дополнительному приросту древесины около 680 млн т С (ежегодная сумма выбросов в тоннах СО2-эквивалента).

Напомним, что общие запасы углерода в лесной биомассе РФ составляют около 33 млрд т С, т. е. выбросы составляют около 2% от запасов в биомассе лесов. Для компенсации выбросов необходимо, чтобы леса РФ увеличивали биомассу именно на 2% ежегодно. Позиция Рослесхоза вошла в число главных инструментов выполнения обязательств РФ по смягчению изменений климата на Парижском совещании, однако практически не выполнена. Такой виртуальный вклад РФ в смягчение изменений мировым сообществом принят не был.

Российской Федерации не следует также конвертировать неиспользуемые земли сельскохозяйственного назначения в леса Киото. Перспективным следует считать вовлечение этих земель в создание плантаций для производства технической биомассы. Такой вариант входит в число разрешенных Киотским Протоколом и не требует перевода сельскохозяйственных земель в лесной фонд.

Возвращение этих земель в производство продовольствия не требует никаких согласований. Это гарантирует РФ возможное преимущество в условиях нарастания продовольственного кризиса в связи с аридизацией климата и увеличением численности населения земли. Обоснование и расчеты поглощения углерода реализованы.

Важным является отстаивание позиции ФАО, заключающейся в том, что "Изменение климата угрожает сельскому хозяйству и продовольственной безопасности... Сельское хозяйство должно, с одной стороны, адаптироваться к изменению климата, а с другой - участвовать в смягчении его последствий". Эта позиция согласуется с позицией Минсельхоза России о необходимости вовлечения до 12 млн га неиспользуемых земель в сельскохозяйственный оборот.

Парижским соглашением предусмотрена необходимость разработки долгосрочной национальной стратегии "низкоуглеродного" развития.

Следует оговориться, однако, что применительно к сельскому хозяйству, основной целью которого является использование и получение оптимального количества органического вещества и биомассы, термин "низкоуглеродное развитие" требует уточнения. Под низкоэмиссионным развитием здесь подразумевается снижение выбросов CO2, CH4 и закиси азота агроэкосистемами с использованием приемов, препятствующих спонтанной и необратимой минерализации, поддержанию и оптимальному накоплению органического вещества почв (Парижское соглашение, 2015).

На это же направлена инициатива "Четыре промилле" или 4 на 1 000, которую мы также поддерживаем в рамках международной кооперации науки. Суть ее - "компенсация выбросов парниковых газов, их поглощение почвами", т. е. создание дополнительной почвенной органики, и использование постградационных и аккумулятивных по каналу органики агротехнологий, что отвечает низкоуглеродному развитию производства (Иванов и др., 2021).

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОГЛОЩАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ УГЛЕРОДА ПРИРОДНЫМИ ЭКОСИСТЕМАМИ И ПОЧВАМИ

Под природными экосистемами понимаются антропогенно -преобразованные сельскохозяйственные земли. Механизмом поглощения углерода наземными экосистемами является фотосинтез, который связывает двуокись углерода (СО2) атмосферы в наземную и подземную (корневую) биомассу. В результате метаболических трансформаций произведенной фотосинтезом биомассы (закрепление в растительности, опад, минерализация, гумификация, водный транспорт и возвратная эмиссия СО2 в атмосферу) часть этой биомассы закрепляется в растительности (годичный прирост леса) и почвах.

В природных условиях зрелых экосистем запасы растительной биомассы и органического углерода в почвах находятся в квазиравновесном состоянии и регулируются климатическими условиями. Считается, что потепление климата и дополнительное увеличение осадков (т. е. потепление без аридизации) приведет к увеличению запасов органического вещества в почвенно-растительных экосистемах. Разница в содержании органического вещества в исходных климатических условиях и после изменения последних называется дополнительной поглощающей способностью природных экосистем.

Очевидно, что верификация дополнительных изменений на значительных по площади территориях практически невозможна. Поэтому используют модели зависимостей запасов углерода от климатических условий. Однако любая модель отражает лишь представления разработчиков модели и должна приниматься "на веру". Согласно правилам Киотского Протокола, поглощение углерода должно базироваться на измеряемых данных. Поэтому предложенный РФ модельный подход измерения поглощения углерода лесами РФ не принимается международным сообществом.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОГЛОЩАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ РАСТИТЕЛЬНОСТИ (ЛЕСОВ)

Поглощающая способность природных экосистем измеряется существующими запасами углерода в растительности и почвах.

К этой величине может быть добавлен углерод, накопившийся в результате применения углерод сберегающих мероприятий. В части растительности запасы углерода показаны в единицах плотности биомассы на единицу площади. Общие запасы углерода (пул) оцениваются умножением единицы плотности биомассы на площадь, занимаемую данной категорией земель.

Существуют две принципиальные возможности управления поглощением углерода наземными экосистемами, которые рассматриваются Киотским Протоколом в разделе землепользование, изменение землепользования и лесное хозяйство:

1) интенсификация продукционного процесса, т. е. "выкачивание углерода углекислого газа из атмосферы через фотосинтез;

2) накопление углерода в биомассе (рост лесов), т. е. создание углерод консервирующих пулов.

Запасы сухого вещества на пашне (пожнивные остатки) составляют около 1 кг С/м2 в год (около 0.5 т СО2-экв. единиц). Продуктивность пашни составляет около 1 . 2 кг С/м2 сухого вещества в год. За 100 лет пашня свяжет около 120 кг С/м2 сухого вещества или почти 50 т СО2-экв. единиц, что в 5 раз больше, чем в случае посадки углеродных лесов. Очевидно, что наиболее эффективной стратегией вовлечения неиспользуемой продуктивной пашни для целей поглощения атмосферного углерода является ее использование под плантации для производства технической биомассы в рамках организации кустарниково-древесных насаждений.

Читать статью полностью