Выбросы черного углерода от природных пожаров на землях

УДК 5 5 1 .5 0 9 .6 8 :6 3 0 « 2 0 0 7 /2 0 1 2 » (4 8 + 5 8 )
Выбросы черного углерода от природных
пожаров на землях лесного фонда
Российской Федерации в 2007— 2012 гг.
Н. С. Смирнов*, В. Н. Коротков*’ **,
А. А. Романовская*
Приведена методика расчетного мониторинга выбросов черного углеро­
да от природных пожаров и проведен расчет для территории России за пе­
риод 2007—2012 гг. Дано распределение выбросов черного углерода по ти­
пам пожаров и по регионам. За рассматриваемый период среднее значение
выброса черного углерода от природных пожаров составило 81,9 ± 37,2
тыс. т/год, межгодовые колебания — от 53,8 тыс. т в 2011 г. до 143,5 тыс.
т в 2008 г. Среднее значение выброса черного углерода в лесах от верхового
пожара составило 25,0 ± 3 ,7 кг/га, от подземного пожара — 24,0 ± 0,1 кг/га,
от низового пожара — 10,2 ± 1,2 кг/га, от пожара на нелесных и на непо­
крытых лесом землях — 4,1 ± 0 ,3 кг/га.
Ключевые слова: черный углерод, земли лесного фонда, лесные пожары.
Введение
Черный углерод — это “твердые частицы, в основном состоящие из
чистого углерода, которые адсорбируют солнечную радиацию на всех дли­
нах волн” [19]. Он является наиболее активной частью взвешенных час­
тиц, адсорбирующих солнечную радиацию, и основным компонентом
сажи, которая помимо черного углерода включает органический углерод и
другие примеси. Основные выбросы черного углерода происходят вслед­
ствие неполного сгорания ископаемого топлива, биотоплива и биомассы.
Время его пребывания в атмосфере непродолжительное — от нескольких
дней до недель, поскольку частицы легко вымываются осадками.
Аэрозольные частицы, включающие черный углерод, оказывают влияние
на климат: поглощают солнечную энергию и излучают инфракрасную
(тепловую) радиацию, а также после выпадения на земную поверхность
изменяют альбедо, что приводит к ее дополнительному разогреву. Эти эф­
фекты наиболее критичны в зонах, покрытых снегом и льдом (в полярных
областях и горных районах), в которых ускоряется таяние. Общее радиа­
ционное возмущающее воздействие частиц черного углерода в результате
прямого поглощения солнечной радиации, взаимодействия с облаками и
* Институт глобального климата и экологии Росгидромета и Российской академии наук;
e-mail: [email protected], e-mail: [email protected].
**Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова; e-mail: [email protected].
их разогрева, а также изменения альбедо снега и льда оценивается от 0,64
Вт/м2 [14] до 1,1 (0,17— 2,1) Вт/м2 [12], что соответствует нагреву поверх­
ности в 2— 4 раза больше, чем при воздействии диоксида углерода (С 0 2).
Образование черного углерода происходит не только при природных
пожарах, но и в процессе горения органических соединений, например,
при работе дизельных установок, отоплении помещений углем, дровами,
мазутом и приготовлении пищи в печах и плитах. В ряде стран, в том чис­
ле и в России, одним из наиболее важных источников поступления черно­
го углерода в атмосферу являются лесные пожары [11, 15, 16, 19]. При
лесных пожарах в атмосферу поступает как парниковый агент (черный
углерод), так и другие соединения (в частности, органический углерод),
которые оказывают на атмосферу охлаждающее воздействие. Эти взаимо­
связанные и противоположно направленные эффекты следует учитывать
при разработке мер по сокращению выбросов парниковых газов от горе­
ния биомассы.
В последнее время проблема влияния черного углерода на изменение
климата привлекает к себе все большее внимание в научном мире и на
межгосударственном уровне. Так, в 2012 г. была образована коалиция
стран по изучению этой проблемы и возможностей принятия некоторых
практических мер по снижению выбросов черного углерода — “Климат и
чистый воздух” (Climate and Clean Air Coalition, ССАС). В сферу интере­
сов коалиции входят также другие короткоживущие климатические аген­
ты: метан, тропосферный озон и гидрофторуглероды. В отличие от долго­
живущих парниковых газов (время их существования 100 лет и более), ко­
роткоживущие парниковые агенты не способны к продолжительной цирку­
ляции в системе атмосфера — океан — экосистемы суши. Поэтому сокра­
щение объема их выбросов может сказаться на их содержании в атмосфе­
ре сравнительно быстро — в течение примерно 10 лет и менее. Считается,
что наряду с контролем выбросов С 0 2 меры по сокращению выбросов короткоживущих парниковых агентов могут уменьшить антропогенное по­
вышение глобальной температуры еще на 0,5°С к 2050 г. [18].
М етан и гидрофторуглероды входят в число парниковых газов, подле­
жащих контролю согласно Рамочной конвенции об изменении климата
ООН (РКИК ООН), и их выбросы оцениваются ежегодно в Национальном
докладе о кадастре парниковых газов, не регулируемых М онреальским
протоколом [6, 7]. Тропосферный озон является вторичным производным
от парниковых газов, регулируемых РКИК ООН. В отличие от вышепере­
численных черный углерод в данный момент не является объектом мони­
торинга в России (как по выбросам, так и по присутствию в атмосфере и
выпадению на поверхность).
Согласно имеющимся в литературе данным, выбросы от лесных пожа­
ров в России составляют от 40 до 56% общей эмиссии черного углерода в
стране, 30% привносит сжигание топлива на местном уровне (биомассы,
угля, древесины и т. п.), еще примерно по 10% приходится на травяные
палы, промышленность и транспорт [13, 19]. В глобальном масштабе
вклад России оценивается примерно как 4— 5% суммарного выброса чер­
ного углерода [13, 19]. Вклад России в глобальный выброс черного угле­
рода от природных пожаров составляет 12— 13% [13, 19]. Однако сущест­
вующие оценки выбросов черного углерода крайне неопределенны и отли­
чаются большой межгодовой изменчивостью. Так, согласно 4-й версии
Глобальной базы данных пожарных эмиссий [17], выбросы черного угле­
рода от бореальных лесов России изменяются в широком диапазоне: от 28
тыс. т в 2004 г. до 263 тыс. т в 2012 г. В связи с этим имеется насущная
необходимость в оценке выбросов черного углерода в России и в создании
системы его ежегодного мониторинга, как расчетного, так и эксперимен­
тального. При этом необходимо обеспечить сопоставимость результатов с
Национальным кадастром парниковых газов [6, 7], обеспечивая методоло­
гическую сопоставимость (использование метода расчетного мониторин­
га) и согласованность по географическому охвату территории и используе­
мым исходным данным.
В задачу данного исследования входила оценка выбросов черного угле­
рода от пожаров на землях лесного фонда Российской Федерации за пери­
од 2007— 2012 гг. с использованием метода расчетного мониторинга [3].
Материалы и методы
Для оценки выбросов черного углерода использовали данные Информа­
ционной системы дистанционного мониторинга Федерального агентства
лесного хозяйства Российской Федерации (ИСДМ Рослесхоз) [4] о площа­
ди земель лесного фонда, поврежденных пожарами в 2007— 2012 гг. в от­
дельных субъектах Российской Федерации. Использована информация об
общей площади, поврежденной огнем, а также о площади пожарных нару­
шений на покрытых лесом землях. Отдельно учитывали площади лесных
гарей, на которых было повреждено более 75% древостоя. При этом были
выделены площади, пройденные пожарами трех типов: низовыми, верхо­
выми и пожарами на непокрытых лесной растительностью землях (гари,
вырубки, прогалины, погибшие древостой) и на нелесных землях (просе­
ки, поляны и др.). Площади, пройденные подземными пожарами, не фик­
сируются в связи с их небольшим размером и относятся к гарям, где дре­
востой полностью уничтожены огнем. Данные о площади подземных по­
жаров были взяты из отчетности Рослесхоза. Таким образом, используе­
мые данные о площади пожаров включают данные дистанционного зонди­
рования и аэровизуальной съемки, а также данные наземного обследова­
ния. Общая точность данных о площади пожаров оценивается Авиалесоохраной как ±30%.
Для расчетов запасов доступного для горения топлива, к которому от­
носятся биомасса, подстилка и мертвая древесина, были использованы
данные Государственного лесного реестра по состоянию на 1 января 2011 г.
в дифференциации по субъектам Российской Федерации. Для расчетов
были использованы методы и специальная программа, разработанная Цент­
ром по проблемам экологии и продуктивности лесов Российской академии
наук [2, 5]. Результаты оценки запасов доступного для горения органичес­
кого вещества для лесных земель приведены в табл. 1. В среднем для Рос­
сии запасы доступного для горения органического вещества составили
121,8 т/га для покрытых лесом земель и 21,3 т/га — для непокрытых ле­
сом земель. Для торфяных пожаров сделано допущение о том, что средние
запасы доступного для горения топлива (включая органическое вещество
почв) составляют 120 т/га [8].
Таблица 1
Запасы доступного для горения органического вещества
на лесных землях (т/га)
Покрытые лесом земли
Федеральный
округ
Центральный
СевероЗападный
Южный
СевероКавказский
Приволжский
Уральский
Сибирский
Дальне­
восточный
Российская
Федерация
Показатель
биомасса
Среднее
Минимум
Максимум
Среднее
Минимум
Максимум
Среднее
Минимум
Максимум
Среднее
Минимум
Максимум
Среднее
Минимум
Максимум
Среднее
Минимум
Максимум
Среднее
Минимум
Максимум
Среднее
Минимум
Максимум
Среднее
Минимум
Максимум
135,3
121,3
172,9
87,2
32,9
156,5
144,7
51,9
185,3
144,7
24,8
204,1
114,5
97,9
144,2
83,4
54,6
116,4
97,8
75,6
138,0
68,5
19,0
120,6
88,2
19,0
204,1
мертвая
древе­
сина
под­
стилка
29,5
24,1
37,7
20,7
8,1
32,2
23,5
14,7
11,3
15,4
28,6
14,2
31,8
11,7
8,0
11,0
28,7
23,5
3,1
32,2
26,0
16,5
30,9
18,2
11,4
28,1
18,5
15,1
24,4
11,9
3,4
19,8
17,6
3,1
37,7
12,9
11,7
11,0
13,1
19,4
11,8
25,4
24,8
12,8
32,1
12,2
8,6
12,8
10,8
7,7
13,3
16,0
7,7
32,1
Непокрытые лесом земли
всего
биомасса
179,5
156,8
226,1
136,5
55,3
220,5
179,9
70,9
226,9
179,9
38,9
249,4
159,9
126,2
200,5
126,4
78,7
176,7
128,5
99,3
175,2
91,2
30,1
153,7
13,2
8,5
27,5
7,8
5,6
18,1
11,4
8,9
19,8
11,4
6,3
24,1
10,6
6,5
23,4
10,1
5,2
13,5
9,2
5,8
14,5
10,5
5,7
16,7
121,8
10,1
30,1
249,4
5,2
27,5
мертвая
древе­
сина
под­
стилка
0,6
0,2
12,0
8,8
1,8
14,3
19,3
11,9
22,7
8,9
0,3
0,1
0,7
0,4
0,2
1,2
8,2
11,0
0,4
8,9
0,2
8,2
11,0
2,4
0,4
0,2
1,0
1,5
0,1
2,1
2,1
0,2
3,2
1,0
0,4
2,5
1,3
0,1
3,2
14,2
8,4
17,3
17,2
8,7
22,1
11,0
7,5
11,6
8,7
7,1
9,7
9,9
7,1
22,7
всего
25,8
17,5
43,6
27,4
17,6
41,5
20,7
17,3
32,0
20,7
14,7
37,5
25,1
15,1
41,7
28,7
14,0
37,7
22,3
13,4
29,4
20,3
13,1
28,9
21,3
13,1
43,6
Коэффициенты сгорания органического вещества были взяты из работы
[7]. Оценку выбросов черного углерода от лесных пожаров проводили по
формуле из работы [8]:
где L n — выбросы черного углерода от пожара, т; А — площадь пожара,
га; М b — масса доступного для горения топлива, т/га, сюда входят биомас­
са, подстилка и валежная древесина; Сf — коэффициент сгорания, не имеет
размерности (использованы следующие значения: 0,43 ± 0,21 для верхово­
го пожара, 0,15 ± 0,08 для низового пожара, 0,5 ± 0,25 для подземного по­
жара и 0,34 ± 0 ,1 7 для непокрытых лесом земель лесного фонда в боре
альных лесах (по табл. 2.6 в [8]); Ge f— коэффициент выбросов черного
углерода, г/кг сжигаемого сухого вещества (Gef = 0,56 ± 0 ,1 9 для верховых,
низовых пожаров и пожаров на непокрытых лесом землях, Gef = 0,20 ±0,11
для подземных пожаров и Gef = 0,91 ± 0,41 для нелесных земель лесного
фонда [10]).
Оценку неопределенности производили последовательно для выбросов
по каждому типу пожаров в каждом регионе, затем определяли погреш8
ность суммарных выбросов по региону и стране в целом. Было принято
нормальное распределение вероятностей для всех используемых в расчете
переменных. Для оценки неопределенности произведения использовали
следующую формулу:
Uобщ = U12 + U 2 + ... + U n2,
(2)
Uобщ = [(U1x1)2 + ( U2x 2)2 + ... + (Unx n)2/ (x1 + х 2 + ... + х п),
(3)
а при суммировании
где Uoбщ — общая неопределенность произведения или суммы соответ­
ственно, %; U1, U2,
Un — неопределенности, связанные с каждой пере­
менной, %; x1, x2,
хп — значения переменных.
Неопределенность доступной для горения биомассы, согласно опубли­
кованным расчетам [1], составляет 32% для биомассы, 38% — для валеж
ной древесины и 63% — для подстилки. Окончательные значения общей
неопределенности в процентах были переведены в абсолютные значения.
Результаты и их обсуждение
По данным государственного лесного реестра на 1 января 2011 г., об­
щая площадь земель Российской Федерации, на которых расположены
леса, составила 1183,3 млн. га, в том числе площадь земель лесного фонда
— 1144,1 млн. га. В состав земель лесного фонда не входят земли лесов
обороны, находящиеся в ведении М инистерства обороны РФ, и городские
леса — 6,2 млн. га, земли особо охраняемых природных территорий
(ООПТ) — 26,2 млн. га и земли лесов иных категорий — 6,8 млн. га. Пло­
щадь земель, на которых расположены леса, включает лесные земли, по­
крытые и непокрытые лесной растительностью (вырубки, гари, погибшие
древостой, несомкнувшиеся лесные культуры, редины и пр.), а также
участки нелесных земель в пределах лесных массивов (сенокосы, пастби­
ща, водно-болотные угодья, усадьбы, просеки, дороги и пр.). Данные о по­
жарах, собираемые Рослесхозом, относятся как к лесным, так и к нелес­
ным землям лесного фонда.
Общая площадь пожаров изменялась от 5,3 млн. га в 2011 г. до 18,1
млн. га в 2008 г. (рис. 1). Пожары на покрытых лесом землях в 2008 и
2010 гг. соответственно составили 46,5 и 33,0% общей площади, пройден­
ной пожарами. Пожары на непокрытых лесом землях преобладали по пло­
щади и занимали 54— 69% общей площади, пройденной огнем. В 2011 и
2012 гг. по площади стали преобладать пожары на покрытых лесом землях
(55— 56% общей площади пожаров). Из пожаров на покрытых лесом зем­
лях по площади преобладают низовые пожары, а доля верховых пожаров
составила от 3 до 40%. По сравнению с остальными типами пожарных на­
рушений площади, пройденные подземными пожарами, относительно не­
велики (от 0,18 тыс. га в 2009 г. до 14,44 тыс. га в 2010 г.) и не отражены
на рис. 1.
За период 2007— 2012 гг. в ходе природных пожаров в среднем выброс
черного углерода составил 81,9 ± 37,2 тыс. т/год (табл. 2). Полученные
оценки оказались несколько ниже среднегодовых оценок выбросов черно­
го углерода, выполненных А. 3. Швиденко и Д. Г. Щ епащенко [9], которые
Рис. 1. Динамика площади природных пожаров на землях лесно­
го фонда в 2007—2012 гг.
1 — верховые пожары; 2 — низовые пожары; 3 — пожары на непокрытых
лесом землях; 4 — общая площадь пожаров.
составили около 120 ± 28 тыс. т/год для периода 1998— 2010 гг. Различие
в оценках может быть связано с анализом большей территории пожаров в
работе [9], в которой учитывали все природные пожары на территории
России, в то время как в настоящей работе оценка дана только для пожа­
ров на землях лесного фонда, а также с разными подходами к оценке мас­
сы сгоревшего вещества. Кроме того, использованный авторами работы
[9] коэффициент выброса черного углерода составляет 0,1% содержания
общего углерода в сгоревших материалах, что в 2— 5 раз превышает спе­
циализированные коэффициенты по типам пожаров, использованные в
данной работе.
В работе [12] приводится аналогичная оценка текущего выброса — 120
тыс. т черного углерода в год. Однако она относится к выбросам от всех
типов открытого горения биомассы, а не только от лесных пожаров и к
территории бывшего СССР, а не только Российской Федерации.
Верховые пожары наиболее опасны с точки зрения выбросов черного
углерода и степени их влияния на климатическую систему. Для этого типа
пожара коэффициент сгорания доступной для горения биомассы — наи­
больший, что выражается в значительных удельных объемах выброса чер­
ного углерода и составляет в пересчете на 1 га площади, пройденной по­
жаром, 25,0 ± 3,7 кг/га. Высота выброса черного углерода при верховом
пожаре также максимальна, что обусловливает более продолжительное
время пребывания частиц в атмосфере и большую дальность их переноса
и, следовательно, повышенную вероятность осаждения черного углерода
на снег в Арктике.
В среднем за рассматриваемый период величина выбросов от верховых
пожаров составила 22,7 тыс. т черного углерода, или 27,7% общих выбро­
сов (табл. 2). При этом наблюдается большая вариабельность выбросов от
данного типа пожаров. Так, в 2008 г. в результате верховых пожаров в ат­
мосферу было выброшено 43,4 тыс. т черного углерода, что в 6 раз боль­
ше выбросов 2012 г. (7,2 тыс. т). Наибольшую долю верховые пожары
внесли в 2010 г., когда их доля составила 41% общих выбросов черного
углерода от всех типов пожаров за год.
Влияние низовых пожаров на климатическую систему меньше, чем
верховых пожаров, вследствие меньшей высоты выброса черного углерода
и значительно меньшего удельного объема выбросов черного углерода на
1 га, составляющего 10,2 ± 1 , 2 кг/га. Однако они представляю т не м ень­
шую опасность в связи с общ ими объемами вы бросов. Так, средний
многолетний выброс черного углерода от низовы х пожаров составляет
36.2 тыс. т (табл. 2), или 44,2% средних многолетних выбросов. Объемы
выбросов от данного типа пожаров варьируются от 16,6 тыс. т в 2010 г.
(26,2% годового выброса) до 77,0 тыс. т в 2012 г. (68,5% годового выбро­
са).
Средний удельный выброс черного углерода от подземных пожаров со­
поставим с таковым от верховых пожаров: 24,0 ± 0,1 кг/га. Значение этого
типа пожаров минимально с учетом того факта, что площадь подземных
пожаров и высота выброса от них минимальны. В среднем от данного
типа пожаров за рассматриваемый период было выброшено в атмосферу
94.3 т черного углерода в год (табл. 2), или 0,1% общего среднегодового
объема выбросов. Вариабельность выбросов от подземных пожаров мак­
симальна среди всех типов (более чем 86 раз): от 4 т черного углерода в
2009 г. до 347 т в 2010 г.
Средний удельный выброс черного углерода от пожаров на непокры­
тых лесом и нелесных землях минимален среди всех типов пожаров и со­
ставляет 4,1 ± 0,3 кг/га. Однако из-за больших площадей пожаров данного
типа их вклад значителен и составляет 28,0% общей среднегодовой эмис­
сии. В среднем от пожаров на непокрытых лесом и нелесных землях вы­
брасывается 23,0 тыс. т черного углерода. М инимальные значения выбро­
сов от пожаров данного типа составили 9,4 тыс. т (17,6% годового выбро­
са) в 2011 г., а максимальные — 35,7 тыс. т (37,1% общего выброса за
год) в 2008 г.
Неопределенность оценок выбросов черного углерода в среднем со­
ставляет от 69 до 74% по разным типам пожаров (абсолютные значения
неопределенности приведены в табл. 2). Суммарная неопределенность по
федеральным округам уменьшается до 20— 45%, а в целом по стране в
разные годы оценивается от 8 до 17%.
В целом наибольший вклад в выбросы черного углерода на территории
Российской Федерации за период 2007— 2012 гг. внесли пожары на покры­
тых лесом землях (табл. 2). В то же время наблюдаются региональные раз­
личия вклада пожаров разных типов. Так, в Центральном, Ю жном, Севе­
ро-Кавказском и Приволжском федеральных округах основной вклад в вы­
бросы черного углерода вносили пожары на непокрытых лесом и нелес­
ных землях, а в Северо-Западном, Уральском, Сибирском и Дальневосточ­
ном федеральных округах — низовые и верховые пожары на покрытых
лесом землях.
Выбросы черного углерода отличаются значительной межгодовой из­
менчивостью, связанной не только с вариацией общей площади пожарных
нарушений, но и с разным соотношением площади разных типов пожаров
в разные годы. Максимальные объемы выбросов черного углерода от по­
жаров в отдельные годы могут превышать минимальные значения более
чем в 400 раз (например, при сравнении выбросов в 2010 и в 2008 г. в
Центральном федеральном округе) (табл. 2).
МЕТЕОРОЛОГИЯ
Таблица 2
Выбросы черного углерода по федеральным округам и типам лесных пожаров в 2007—2012 гг.
Выбросы черного углерода, т
2007 г.
2008 г.
2009 г.
2011 г.
2012 г.
Центральный
Северо-Западный
Южный
Северо-Кавказский
Приволжский
Уральский
Сибирский
Дальневосточный
Всего по РФ
571 ±209
98 ±36
94 ±63
53 ±24
80 ±36
792 ± 390
12706 ± 5743
3085 ± 1092
17479 ±5863
18 ± 10
6±4
2±2
0
28 ±8
580 ±334
14892± 6275
27891± 12560
43418± 14044
Центральный
Северо-Западный
Южный
Северо-Кавказский
Приволжский
Уральский
Сибирский
Дальневосточный
Всего по РФ
1017 ±373
140 ±41
2797 ±1951
662 ± 398
178 ±73
325 ± 145
7927 ± 2743
6206 ± 2464
19251 ±4210
429 ±135
206 ± 75
101 ± 51
12 ±5
277 ± 74
4736 ± 2626
37439 ± 14577
20933 ± 10143
64132± 17953
30 ± 11
9± 5
14 ± 7
77 ±55
30 ± 10
188 ±63
3911 ±1619
10865 ±4624
15124 ±4900
7656 ± 3007
45 ±22
133 ±72
13 ± 5
7129 ±2399
1260 ±507
4371± 1600
5301 ±2277
25908 ± 4775
240 ± 69
1529 ±762
62 ±32
0
124 ±48
1755 ±733
9766 ± 3676
13208 ±6772
26683 ± 7778
0
0
0
0
0
2414 ± 1470
2969 ±1179
1800 ±766
7183 ±2034
3617± 1369
441± 191
21 ± 12
12 ± 4
4383 ± 1490
3807 ± 1750
2897± 1156
1428 ± 539
16607 ±2970
178 ±56
1018 ±528
19 ± 8
5± 2
69 ±20
2086 ± 909
7055 ± 2779
7075 ± 3343
17504 ±4473
140 ±61
115 ± 53
7± 3
5± 2
58 ±20
14844 ±8433
30389± 11775
31400± 14470
76957 ± 20473
Низовые пожары
1627 ±438
171 ±67
98 ±50
354 ± 127
981 ±310
624 ± 264
4576 ± 1478
13931 ±5541
22362 ± 5768
2015 № 7
2010 г.
Верховые пожары
И ГИДРОЛОГИЯ
Федеральный округ
Рассмотрение среднего­
довых выбросов черного
углерода от разных типов
пожаров за период 2007—
2012 гг. позволяет в об­
щих чертах оценить дина­
мику пожаров и выявить
регионы с большим еже­
годным выбросом (рис. 2).
М инимальные
значения
выбросов черного углеро­
да от пожаров были отме­
чены в Северо-Западном,
Ю жном и Северо-Кавказ­
ском федеральных окру­
гах, средние — в Цен­
тральном, Приволжском и
Уральском округах, макси­
мальные — в Сибирском и
Дальневосточном округах.
В пределах европей­
ской части России наи­
большие значения выбро­
сов черного углерода при­
ходились на Рязанскую и
Нижегородскую области, а
также на Краснодарский
край. В первых двух регио­
нах огромный вклад внес­
ли верховые и низовые по­
жары 2010 г., а в Красно­
дарском крае — низовые
пожары и пожары на не­
лесных и непокрытых л е­
сом землях в 2007 г.
На Урале и в Западной
Сибири максимальные зна­
чения выбросов черного
углерода
относились
к
Ханты-М ансийскому авто­
номному округу, Тюмен­
ской и Свердловской об­
ластям. Наибольший вклад
здесь внесли низовые по­
жары и пожары на нелес­
ных и непокрытых лесом
землях 2012 г.
Территории Централь­
ной и Восточной Сибири,
Рис. 2. Среднегодовой выброс черного углерода (т) от разных типов пожаров
а — общий среднегодовой выброс черного углерода; б — от верховых пожаров; в— от низовых
а также Дальнего Востока России являются основными эмитентами черно­
го углерода в Российской Федерации. Наибольшие среднегодовые выбро­
сы черного углерода за рассматриваемый период относились здесь к
Амурской области, Забайкальскому краю и к Республике Саха (Якутия). В
Забайкальском крае максимальный вклад внесли верховые пожары и по­
жары на нелесных и непокрытых лесом землях 2007 и 2008 гг., низовые
пожары 2008 и 2012 гг. В Амурской области наибольший вклад внесли
верховые пожары 2008 г. и низовые пожары 2008 и 2012 гг. В Республике
Саха (Якутия) максимальный вклад внесли верховые пожары 2008, 2009 и
2011 гг. и низовые пожары 2008 и 2012 гг.
Причиной региональных различий, с одной стороны, является практика
охраны лесов от пожара, а с другой — условия погоды. Так, в европей­
ской части России и на Урале преобладает наземная форма организации
охраны лесов от пожаров, позволяющая достаточно эффективно с ними
на землях лесного фонда России в 2007—2012 гг.
пожаров; г — от пожаров на нелесных и непокрытых лесом землях.
бороться. Однако в условиях экстремальных природных явлений ее воз­
можностей может оказаться недостаточно (например, экстремальная жара
2010 г.), что приводит к массовым пожарам и, как следствие, к большим
выбросам черного углерода. В Сибири и на Дальнем Востоке, в свою оче­
редь, велика зона авиационного и космического мониторинга пожаров.
При этом борьба с пожарами проводится лишь в случае, если они угрожа­
ют объектам инфраструктуры или населенным пунктам. В связи с этим в
этих регионах пожары охватывают большие территории и влекут за собой
большие выбросы черного углерода. Однако их межгодовая изменчивость
относительно невелика, так как каждый пожар сжигает максимальный
доступный объем органического материала.
Таким образом, при выполнении расчетного мониторинга важно рас­
сматривать не только общее пространственное распределение выброса
черного углерода по территории России, но и проводить детализацию по
типам пожаров. Учитывая, что выпадения в зимне-весенний период наи­
более существенны с точки зрения изменения альбедо снежного покрова в
Арктике, следующим шагом развития системы расчетного мониторинга
должно стать включение сезонных флуктуаций выбросов от природных
пожаров.
Заключение
Основные выбросы черного углерода в результате пожаров в 2007—
2012 гг. относились к Сибири и Дальнему Востоку, что связано со значи­
тельными площадями пожарных нарушений и большой долей верховых
пожаров. Причиной такого явления, с одной стороны, является лесохозяй­
ственная практика, а с другой — природные условия. Так, борьба с пожа­
рами проводится лишь в случае, если они угрожают объектам инфраструк­
туры или населенным пунктам, поэтому в этих регионах пожары охваты­
вают большие территории, и соответственно, влекут за собой большие вы­
бросы черного углерода.
Наибольший средний объем выбросов черного углерода в пересчете на
1 га площади, пройденной пожаром, отмечен для верховых пожаров —
25,0 ± 3,7 кг/га. Средний выброс черного углерода от подземного пожара
составляет 24,0 ± 0 , 1 кг/га, от низового пожара — 10,2 ± 1 , 2 кг/га, от по­
жара на непокрытых лесом и нелесных землях — 4,1 ± 0,3 кг/га. В сред­
нем за период 2007— 2012 гг. в ходе пожаров на землях лесного фонда
значение общего выброса черного углерода составило 81,9 ± 37,2 тыс.
т/год.
По имеющимся в литературе данным [12], черный углерод имеет по­
тенциал глобального потепления (Global Warming Potential, GWP) 900
(100— 1700) для периода 100 лет, что делает его одним из самых мощных
факторов потепления климата. По общему воздействию на климат черный
углерод является вторым по значимости после диоксида углерода среди
всех антропогенных парниковых агентов. Учитывая объемы выбросов чер­
ного углерода и отсутствие их постоянного мониторинга, становится ясно,
что в российской системе учета выбросов парниковых агентов существует
большой пробел. Таким образом, одной из неотложных задач развития
системы расчетного мониторинга парниковых агентов является введение
учета выбросов черного углерода на постоянной основе с пространствен­
ной и сезонной детализацией.
Литература
1. Замолодчиков Д. Г., Грабовский В. И.,
Коровин Г. Н. и др. Бюджет углерода управ­
ляемых лесов Российской Федерации в
1990— 2050 гг.: ретроспективная оценка и
прогноз. — Метеорология и гидрология,
2013, № 10, с. 73— 92.
2. Замолодчиков Д. Г., Грабовский В. И.,
Краев Г. Н. Динамика бюджета углерода ле­
сов России за два прошедших десятилетия.
— Лесоведение, 2011, № 6, с. 16— 28.
3. Израэль Ю. А., Романовская А. А. Осно­
вы мониторинга эмиссий и стоков парнико­
вых газов антропогенного происхождения.
— М етеорология и гидрология, 2008, № 5,
с. 5— 15.
4. Информационная система дистанционно­
го мониторинга Федерального агентства лес­
ного хозяйства (ИСДМ Рос лесхоз). ФБУ Авиалесоохрана,
1997— 2014;
http://pushkino.
aviales.ru/main_pages/index.shtml.
5. Методика информационно-аналитической
оценки бюджета углерода лесов на регио­
нальном уровне. — WWW.CEPL.RSSI.RU:
сайт Центра по проблемам экологии и про­
дуктивности лесов РАН, 2011; http://www.
cepl.rssi.ru/programms.htm.
6. Национальный доклад о кадастре антро­
погенных выбросов из источников и абсорб­
ции поглотителями парниковых газов, не ре­
гулируемых Монреальским протоколом, за
1990—2011 гг. Часть 1. — М., Росгидромет,
2013, 421 с.
7. Национальный доклад о кадастре антро­
погенных выбросов из источников и абсорб­
ции поглотителями парниковых газов, не ре­
гулируемых Монреальским протоколом, за
1990—2012 гг. Часть 1. — М., Росгидромет,
2014, 479 с.
8. Руководящие принципы национальных
инвентаризаций парниковых газов МГЭИК,
2006 г. Т. 4. Сельское хозяйство, лесное хозяй­
ство и другие виды землепользования. —
МГЭИК, Программа МГЭИК по националь­
ным кадастрам парниковых газов, 2006.
9. Швиденко А. 3., Щепащенко Д. Г. Клима­
тические изменения и лесные пожары в Рос­
сии. — Лесоведение, 2013, № 5 ,с .5 0— 61.
10. Akagi S. К., Yokelson R. J., Wiedinmyer
С., et al. Emission factors for open and domestic
biomass burning for use in atmospheric models.
— Atmos. Chem. Phys., 2011, vol. 11, pp. 4039—
4072; doi: 10.5194/acp-l 1-4039-2011.
11. AMAP. The Impact of Black Carbon on
Arctic Climate. /Р. K. Quinn, A. Stohl, A. Ameth,
et al. — Oslo, Arctic Monitoring and Assessment
Programme (AMAP), 2011, 72 p.
12. Bond Т. C., Doherty S. J., Fahey D. W., et
al. Bounding the role of black carbon in the
clim ate system: A scientific assessment. —
J. G eo p h y s. R es. A tm o s., 2 013, vol. 118,
pp. 5380— 5552; doi: 10.1002/jgrd.50171.
13. Generoso S., Bey I., Attie J.-L., and Breon
F.-M. A satellite and model-based assessment
of the 2003 Russian fires: Impact on the Arctic
region. — J. Geophys. Res., 2007, vol. 112,
No. D 15, pp. 1— 16; doi: 10.1029/2006ГО008344.
14. IPCC, 2013. Climate Change 2013: The
Physical Science Basis. Contribution of
Working Group I to the Fifth Assessment
Report of the Intergovernmental Panel on
Climate Change. /Т. F. Stocker, D. Qin, G.-K.
Plattner, et al. (eds.). — Cambridge, United
Kingdom and New York, NY, USA, Cambridge
University Press, 1535 p.
15. Jacobson M. Z. Control of fossil-fuel
particulate black carbon and organic matter,
possibly the most effective method of slowing
global warming. — J. Geophys. Res., 2002,
vol. 107, No. D 19, pp. ACH 16-1— ACH 16-22;
doi: 10.1029/2001JD001376.
16. Jacobson M. Z. Strong radioactive heating
due to the mixing state o f black carbon in
atmospheric aerosols. — Nature, 2001, vol. 409,
pp. 695— 697.
17. The Fourth-generation Global Fire
Emissions Database (GFED4); http://www.
globalfiredata.org/index.html.
18. UNEP. Integrated Assessment of Black
Carbon and Tropospheric Ozone: Summary for
Decision Makers. /Bart Ullstein (ed.). —
Nairobi, UNEP and WMO, UNON: Publishing
Services Section, 2011, 36 p.; http://hqweb.
unep.org/dewa/Portals/67/pdf/Black_Carbon.
pdf.
19. U.S. EPA. Report to Congress on Black
Carbon.
—
Washington,
DC,
US
Environmental Protection Agency, 2012;
http://www.epa.gov/blackcarbon/.
Поступила
11 III 2015