Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Изменения эмиссии метана из многолетнемерзлых болот России в условиях прогнозируемого климата

ВАК РФ 25.00.30, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Изменения эмиссии метана из многолетнемерзлых болот России в условиях прогнозируемого климата"

Федеральное Бюджетное Государственное Учреждение «Государственный гидрологический институт»

На правах рукописи

Ренёва Светлана Александровна

ИЗМЕНЕНИЯ ЭМИССИИ МЕТАНА ИЗ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ БОЛОТ РОССИИ В УСЛОВИЯХ ПРОГНОЗИРУЕМОГО КЛИМАТА

Специальность 25.00.30 "Метеорология, климатология, агрометеорология"

- 1 ДЕК 2011

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Санкт - Петербург 2011

005005148

Работа выполнена в Федеральном Бюджетном Государственном Учреждении «Государственный гидрологический институт»

Научный руководитель: доктор географических наук,

заведующий Отделом исследования изменений климата ФБГУ «ГГИ» Анисимов Олег Александрович

Официальные оппоненты: доктор географических наук,

профессор, заведующий Кафедрой физической географии и ландшафтного планирования СПбГУ Чистяков Кирилл Валентинович

доктор географических наук, главный научный сотрудник Института Криосферы Земли СО РАН Москаленко Наталия Георгиевна

Ведущая организация Главная Геофизическая Обсерватория

им. А.И. Воейкова

Защита диссертации состоится «/?» ух* 20//года в /^часов на заседании совета ДМ212.232.21 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу:

199178, Санкг- Петербург, 10-я линия В.О., д. 33, центр дистанционного обучения «Феникс».

e-mail: spb.geograph@gmail.com факс: (812) 328-41-59

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке им. А.М. Горького Санкт-Петербургского государственного университета по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская набережная 7/9

Автореферат разослан « » Ня^^20 //года

Ученый секретарь диссертационного совета, к.г.н

Г.В. Пряхина

Общая характеристика работы

Актуальность

Значительные изменения климата в северной полярной области, имевшие место в 20 веке и продолжившиеся в первом десятилетии 21 века, вызвали широкий спектр последствий для природных систем. Их изучению посвящена многочисленная научная литература. Одним из вопросов, который в последние годы вышел за рамки чисто научного анализа и оказался в центре внимания широкой общественности и лиц, принимающих политические решения, является возможность усиления потепления за счет изменения углеродного цикла в Арктике. Этот вопрос приобретает особую актуальность в связи с продолжающимися международными переговорами об ограничении эмиссии парниковых газов и об экономических и политических мерах по достижению этой цели. Одной из практически важных задач является оценка вклада различных источников парниковых газов, расположенных на территории России, в глобальное радиационное воздействие, а также возможные изменения интенсивности этих источников в связи с климатическим потеплением.

Предмет исследования - углеродный цикл многолетнемерзлых болот криолитозоны России в условиях изменения климата.

Цель работы - оценить воздействие эмиссии метана из многолетнемерзлых болот криолитозоны России на глобальную температуру в условиях климата 21 века.

В ходе работы были решены следующие задачи:

1. Составлена цифровая карта многолетнемерзлых болот России.

2. Построена в электронном виде типологическая карта болот, основанная на растительной классификации Н.Я.Каца.

3. Оценена доля площади, занимаемая болотами в ячейках модельной сетки 0,5 градуса по широте и долготе для территории России.

4. Проведен анализ моделей вечной мерзлоты и углеродного газообмена и отобраны модели оптимального уровня детализации, обеспеченные всеми необходимыми для расчетов входными данными.

5. Проведена валидация отобранных моделей по данным наблюдений.

6. Отобраны пять гидродинамических моделей, наилучшим образом воспроизводящих изменения климата 20 века в криолитозоне России.

7. Рассчитаны изменения глубины сезонного оттаивания, температуры многолетнемерзлых пород (ММП) и эмиссии метана для пяти климатических проекций на середину 21 века.

8. Получена оценка увеличения глобальной температуры воздуха, обусловленного эмиссией метана из многолетнемерзлых болот России к середине 21 века.

Научная новизна:

• впервые дается количественная оценка возможного увеличения эмиссии метана из многолетнемерзлых болот России для климатических проекций на середину 21 века;

• впервые оценивается влияние эмиссии метана, обусловленной таянием многолетнемерзлых болот криолитозоны России, на глобальный климат;

• составлена цифровая база болот России, содержащая данные по площадям болот, их типу, глубине торфяной залежи и характерным эмиссиям метана.

Практическое значение работы

Результатом проведенной работы является согласованная концепция взаимодействия углеродного цикла и климата, а также количественная модель влияния эмиссии парниковых газов из многолетнемерзлых болот на глобальный климат. Выводы, полученные в работе могут быть использованы для научного обоснования разрабатываемых сейчас пост-Киотских соглашений и служить научной основой для поддержки соответствующих политических решений. Результаты данной работы получили практическое применение в выполняемых с 2011 года: проекте РФФИ по программе ориентированных фундаментальных междисциплинарных исследований (ОФИ-м) и международном проекте европейской комиссии по изучению углеродного цикла в Арктике. Развитые в работе методы и модели приметаются в этих проектах для изучения гипотезы о возможности «метановой катастрофы» на шельфе морей Восточной Арктики.

Основные положения, выносимые на защиту:

г Цифровая карта криолитозоны России, отражающая пространственное распределение болот различной типизации (в классификации НЛ.Каца, основанной на растительности).

• Оценка изменения эмиссии метана из многолетнемерзлых болот криолитозоны России для климатических проекций на 21 век.

• Полученная расчетная оценка приращения глобальной температуры воздуха за счет изменения эмиссии метана при таянии многолетнемерзлых болот криолитозоны России.

• Вывод о несущественном влиянии возможного увеличения поступления метана в атмосферу из многолетнемерзлых болот России на глобальный климат.

Апробация работы

Последовательные этапы и основные результаты исследований были представлены на семинарах Отдела климата ГГИ (СПб, 2004-2010), заседании Ученого совета ГГИ (СПб, 2006), а также школах-конференциях молодых ученых МАПАТЭ и САТЭП (2003, 2005, 2009, 2010), международной научной конференции,

проводимой в рамках ERCA (European Research Course on Atmospheres, Франция, 2003), 6-м Всероссийском гидрологическом съезде (СПб, 2004), семинаре в Университете Амстердама (Голландия, 2005), международной научной конференции «Вычислительно-информационные технологии для наук об окружающей среде» (Новосибирск, 2005), 4-м международном симпозиуме по ае-С02 парниковым газам -NCGG-4 (Голландия, 2005), симпозиуме «Влияние изменения климата на субарктические paisa-болота и обратные связи парниковых газов» (Швеция, 2008), Европейской Генеральной Ассамблее наук о Земле - EGU (Австрия, 2009), научном Российско-Британском семинаре по региональному моделированию изменений климата и последствий таких изменений (СПб, 2009), Всероссийской научной конференции «Современные проблемы климатологии» (СПб, 2009), Международной научной конференции Европейского Метеорологического общества EMS&ECAC (Zürich, 2010).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 17 работ, из них: 4 — статьи в изданиях, рекомендованных ВАК; 6 - статьи в сборниках; 7 - работы, опубликованные в материалах всероссийских и международных конференций и симпозиумов.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения с основными выводами. Она изложена на 116 страницах текста, сопровождается 29 иллюстрациями, 13 таблицами и 2 приложениями. Список использованных источников включает 158 наименований.

Содержание работы

Глава 1. Углеродный газообмен природных систем и его влияние на глобальный

климат

По некоторым оценкам (Global monitoring division, 2009; Алексеев и др., 1999) количество углерода в атмосфере возросло с доиндустриального периода (до 1750 г.) по настоящее время с 578 Гт до 766 Гт. Современный вклад углекислого газа (С02) в парниковый эффект составляет 7,2°С, метана (СН4) - 0,8°С (Монин, 2000). Анализ данных наблюдений, полученных от Программы Глобальной службы атмосферы ВМО, показывает, что глобальные осредненные уровни содержания в атмосфере двуокиси углерода и метана достигли в 2009 г. новых максимумов, 386,8 млн'1 и 1803 млрд"1 соответственно. Эти значения превышают значения доиндустриального периода (280 млн'1 и 715 млрд"1) на 38% и 158%. После почти десятилетнего отсутствия роста содержание метана в атмосфере увеличилось за последние три года. Причины возобновления роста содержания метана в атмосфере точно не установлены, но в их число могут входить эмиссии из природных источников (в северных широтах и тропиках). Годовой индекс содержания парниковых газов

показывает, что за период с 1990 по 2009 гг. радиационное воздействие на атмосферу, создаваемое всеми долгоживущими парниковыми газами, выросло на 27,5 % (ВМО, 2010).

Метан - второй после углекислого газа по значимости парниковый газ. Его способность поглощать инфракрасное излучение больше, чем у углекислого газа в 21 раз (на единицу массы). В атмосфере содержится около 5 Гт метана (Иващенко, 2005). Поступает метан в атмосферу как из естественных источников (например, болота, озера, термитники), так и антропогенных (например, сельское хозяйство, мусорные свалки). По данным (IPCC, 2001; Оценочный доклад, 2008) заболоченные земли формируют 34% общего поступления. Вклад естественных глобальных источников метана в общий баланс составляет 270 Мт СН4 в год (Prather, Ehhalt, 2001), из которых болота стоят на первом месте. Современная годовая эмиссия метана из болот России, по оценкам различных авторов, составляет 11-33 Мт. Поток метана из заболоченных территорий в значительной степени зависит от температуры почвы и уровня почвенно-грунтовых вод (Крылова и Крупчатников, 2002). Сток метана из атмосферы осуществляется в основном в результате фотохимических реакций, небольшое его количество поглощается почвенными бактериями, а также небольшая часть уходит в стратосферу (Бажин, 2006).

Содержащие органический углерод ММП представляют собой один из крупнейших северных резервуаров углерода, восприимчивых к воздействиям изменения климата. Быстро прогревающийся высокоширотный регион обладает потенциалом для выброса большого количества метана в атмосферу, что может вызвать сильную положительную обратную связь с климатом. Недавние исследования показали, что мерзлые арктические почвы содержат около 1672 Гт углерода, что составляет приблизительно половину глобального почвенного запаса, из которых 277 Гт содержится в болдтах (Schuur et al., 2008). Содержание почвенного углерода по всей толще торфяников криолитозоны может достигать 32-70 кг С/м2 (Peter et al., 2009).

Образование углекислого газа и метана зависят, в основном, от активности почвенных бактерий, температуры почвы, структуры растительных сообществ, химических характеристик торфа и уровня грунтовых вод, с которым связаны окислительные реакции (Blodau and Moore, 2003). Соотношение метана и углекислого газа контролируется содержанием кислорода в торфе, которое зависит от уровня воды. Метан в торфяной залежи находится как в растворенном, так и в газообразном состоянии. При этом выпуклые верховые болота атмосферного питания характеризуются большими его концентрациями по сравнению с низинными болотами атмосферно-грунтового питания и аапа-болотами (Сирин, 1999). Различие в уровне концентраций метана олиготрофных (сфагновых) и евтрофных (древесных, осоковых, травяных) болот связано с биогеохимическими условиями метаногенеза

этих сред. Наблюдаемая явная связь между характерным видом растительности различных типов болот и потоками метана дает возможность проводить оценки эмиссий метана с больших площадей, используя только данные о типе болота, что весьма существенно, т.к. полевые измерения эмиссии метана из почвы весьма немногочисленны и очень локальны.

Глава 2, Методика расчета эмиссии метана из многолетнемерзлых болот криолитозоны России.

Общую картину воздействия изменения климата на ММП можно представить следующим образом. Более высокая температура воздуха приведет к сокращению площади распространения приповерхностной вечной мерзлоты, часть ее перейдет в реликтовую форму, а там, где она сохранится, увеличится глубина сезонного оттаивания. Локально сильное влияние может оказывать снежный покров, гидрологические и почвенные факторы, а также растительность. Существующие модели вечной мерзлоты упрощенно учитывают это влияние, что является одной из возможных причин значительных расхождений между результатами модельных расчетов. Другой причиной является отсутствие или низкое качество климатических данных по всей криолитозоне России, необходимых для модельных расчетов состояния вечной мерзлоты.

В данной работе для расчета глубины сезонного оттаивания и температуры талого слоя многолетнемерзлых болот была выбрана стационарная модель вечной мерзлоты (Анисимов и Белолуцкая, 2003). Расчет проводился последовательно в узлах регулярной сетки с пространственным шагом 0.5 градуса по широте и долготе. Изменения мощности сезонно-талого слоя мерзлого органического вещества по всей криолитозоне России были рассчитаны для пяти климатических проекций (ЕСНАМ-4, GFDL, ССС, HadCM-3 и NCAR), рекомендованных оценочным отчетом Арктического Совета (ACIA, 2005) для циркумполярного региона, и трех временных срезов (2025, 2050 и 2075).

Объем талого торфа в каждой из ячеек расчетной сетки был получен путем умножения рассчитанных глубин сезонного оттаивания на долю площади, которую занимают мерзлые болота. Для определения этих долей были использованы топографические карты России масштаба 1:1 000 000, на которых были выделены и оцифрованы контуры болот и с применением ГИС технологий определены доли площади, занимаемые ими в ячейках расчетной сетки (рис 1).

Эмиссия метана с поверхности болот рассчитывалась по модели, учитывающей изменения температуры и глубины сезонного оттаивания многолетнемерзлых грунтов и обусловленные этим изменения почвенного углеродного газообмена (Анисимов и др., 2005).

Рисунок 1. Доля площади, занимаемой многолетнемерзлыми болотами в ячейках пространственной сетки с шагом 0.5° по широте и долготе в криолитозоне России.

В результате обобщения множественных расчетов по физически полной модели для разных условий газообмена удалось сформулировать зависимость относительного изменения потока метана от глубины оттаивания и температуры поверхности почвы в следующем виде:

ад = ехр 0.1 (Т2 - Т,) -¿Нг/н~,, (1)

где .1, и }2 - потоки метана за два различных периода времени, Н1 и Нг - соответствующие глубины оттаивания, Т| и Т2 - температуры поверхности почвы. Уравнение (1) позволяет прогнозировать относительные изменения потока метана в атмосферу, обусловленные увеличением температуры органического субстрата и мощности сезонно-талого слоя. Важно при этом понимать, что, несмотря на наличие углерода в различных слоях криогенных почв, наибольший вклад будут давать болота, поскольку сезонно-талый слой в них находится полностью в пределах органического горизонта. При общем понимании этого механизма, до настоящего времени оценки потенциального вклада многолетнемерзлых болот при изменении климата в глобальный парниковый эффект оставались большей частью качественными. В данной работе получена количественная оценка для криолитозоны России.

Глава 3. Прогноз эмиссии метана из многолетнемерзлых болот криолитозоны России при изменении климата.

Большая доля неопределенности оценки того, насколько велик будет вклад многолетнемерзлых болот криолитозоны России в баланс парниковых газов в атмосфере, связана со значительными различиями климатических проекций для 21 века. Результаты расчетов с использованием сценария эмиссии парниковых газов В2 показали, что все пять климатических проекций дают достаточно сложную

региональную картину изменения глубины сезонного оттаивания. Среди выбранных моделей проекцию вРБЬ можно назвать "средней", а ИСАЯ и ЕСНАМ-4, соответственно, наиболее консервативной и экстремальной в плане воздействия на многолетнемерзлые грунты. На рисунке 2 представлен результат расчетов относительного изменения глубины сезонного оттаивания по «средней» климатической проекции ОРБЬ на середину 21 века.

Рисунок 2. Относительное изменение глубины сезонного оттаивания мерзлых болот криолитозоны России на середину 21 века (климатическая проекция ОРОЬ).

Для "средней" климатической проекции вРОЬ в первой четверти столетия, изменения глубины сезонного оттаивания мерзлых болот на большей части криолитозоны не будут превышать 15%, лишь в отдельных изолированных районах достигая 20%. В дальнейшем изменения усиливаются, подчиняясь в значительной степени широтной зональности. К середине столетия в южной периферийной области возможно увеличение мощности СТС мерзлых болот на 15%-20%; на большей части криолитозоны в зоне прерывистого распространения мерзлых пород, где в настоящее время СТС на мерзлых болотах составляет от 0.5 до 1 м - до 50%. На всем арктическом побережье глубина сезонного оттаивания болот может вырасти более чем на 50%. К концу столетия такие же сильные изменения возможны на большей части криолитозоны от арктического побережья приблизительно до 70 градуса северной широты, в то время как на оставшейся части глубина оттаивания может увеличиться, согласно прогнозу, на 25%-50%.

Комбинируя данные о прогнозируемом изменении мощности СТС и о доли площади, занимаемой многолетнемерзлыми болотами в каждой ячейке модельной сетки, можно оценить приращение талого органического субстрата, доступного для микробиологической активности и производства метана (таб. 1).

Таблица 1. Расчетное увеличение объема сезонно талого слоя торфа многолетнемерзлых болот криолитозоны России (км ) для условий будущего климата. Расчеты мощности СТС проводились для влагосодержания торфа 600 мм/м (числитель) и 800 мм/м (знаменатель).

2025 2050 2080

ИСАЯ - 80,61/88,59 -

ОББЬ 80,88/90,87 137,82/150,40 153,94/173,02

ЕС НАМ - 4 - 228,92/249,04 -

Имеющиеся в настоящее время измерения потоков метана из многолетнемерзлых болот крайне немногочисленны и не дают представления об их пространственной и временной изменчивости в пределах криолитозоны России. По этой причине было возможно рассчитать лишь отношение прогнозируемой для условий будущего климата эмиссии многолетнемерзлых болот к се современной величине. Для этого была использована обобщенная зависимость (1), причем изменение уровня болотных вод при потеплении из-за отсутствия достоверных данных не учитывалось.

Рисунок 3. Прогнозируемое относительное изменение эмиссии метана из многолетнемерзлых болот криолитозоны России, % от современной нормы.

Результаты расчетов для прогнозируемых по модели ОРОЬ климатических условий середины 21 века показаны на рисунке 3. Расчет указывает на то, что увеличение эмиссии метана из многолетнемерзлых болот будет достигать наибольших значений в наиболее холодной части сплошной криолитозоны. На отдельных участках, примыкающих к арктическому побережью, эмиссия может вырасти более чем на 80%. Необходимо при этом учитывать, что в этой области ее современная величина незначительна из-за короткого теплого периода и малой

глубины сезонного оттаивания. На большей части прерывистой криолитозоны прогнозируемое изменение эмиссии метана составит от 30% до 50%. В наименьшей степени изменения коснутся эмиссии метана в болотах восточной и юго-восточной частей криолитозоны, где, по данным расчета, она увеличится не более чем на 20%. Именно в этой области, как следует из карты на рисунке 1, сосредоточена большая часть многолетнемерзлых болот России.

Сравнив эту величину с современным потоком метана из той же области, можно рассчитать приращение в абсолютных единицах. Так, по данным различных авторов, современный поток метана из болот криолитозоны России составляет приблизительно 24-33 Мт/год, наибольшую часть которого (около 22.2 Мт/год) дает Западная Сибирь. В результате расчётов было установлено, что в среднем по всем климатическим проекциям к середине 21 века эта величина может вырасти приблизительно на 25%, что составляет 6-8 Мт/год.

В контексте воздействия на глобальную климатическую систему важна не сама полученная величина увеличения ежегодного поступления метана в атмосферу, а результирующее изменение концентрации этого газа и связанное с этим изменение радиационного воздействия. Рассчитать его можно, приняв во внимание, что среднее время жизни молекулы метана в атмосфере составляет около 12 лет (РгаШег е1 а1., 2001). Таким образом, ежегодное дополнительное поступление 6-8 Мт увеличит равновесную концентрацию в атмосфере максимум на 100 Мт, или же на 0.04 ррт (объемных миллионных единиц). При том, что чувствительность глобально осредненной среднегодовой температуры воздуха к увеличению атмосферного содержания метана на 1 ррт составляет около 0.3 °С (Каша8\уату, 2001), воздействие рассмотренного выше механизма эмиссии метана за счет таяния болот криолитозоны России к середине 21 века может привести к росту глобальной температуры на 0.01 °С.

Заключение и основные выводы

Проведенные в данной работе расчеты предполагали неизменность многих параметров окружающей среды, таких как растительность и гидрологический режим. В действительности же многие из них меняются при изменении климата, что также оказывает воздействие на сезонное оттаивание многолетнемерзлых болот и газообмен. Немногочисленные данные и расчеты (Анисимов и Белолуцкая, 2004) указывают на то, что во многих случаях изменения этих неклиматических факторов могут частично компенсировать первоначальное воздействие потепления до тех пор, пока оно не превышает некоторого предельного значения.

Еще один вопрос связан с концептуальными ограничениями использованного нами подхода, в частности с тем, что в нем болота зафиксированы, и их площадь и пространственное распределение не меняются в процессе потепления. Достаточно хорошо известно, что в действительности имеют место динамические изменения

болот. Происходит дренирование и иссушение многих болот вблизи южной границы криолитозоны. Такие процессы наблюдаются в случае, когда увеличение глубины сезонного таяния достигает уровня, при котором болотные воды получают доступ к подземным дренирующим горизонтам. В северной части криолитозоны, напротив, может происходить формирование новых болот, первоначально образуемых небольшими термокарстовыми просадками при отсутствии подземного или же поверхностного дренажа. Рад моделей рассматривают такие динамические изменения болот, в некоторых из них рассчитывается также и эмиссия метана, и целесообразно сравнить выводы, получаемые с их помощью, с нашими результатами. В таблице 2 приведены результаты модельных оценок чувствительности эмиссии метана к изменениям температуры воздуха, осадков, уровня фунтовых вод и мощности СТС по данным различных авторов, которые можно сравнить с полученным нами результатом.

Полученный нами результат можно кратко сформулировать следующим образом. Таяние многолетних болот криолитозоны России может привести к увеличению эмиссии метана в середине 21 века на 20%-30% от современной величины, или же на 6-8 Мт/год. Эта оценка была получена для климатических проекций по ряду моделей, которые предполагают, что к середине 21 века глобально осредненная среднегодовая температура увеличится на 0.8-1.2°С при том, что о широтной зоне 60°-90°Н потепление составит 2.2°-3.2°С.

Таблица 2. Модельные оценки чувствительности эмиссии метана к изменениям температуры воздуха, осадков, уровня грунтовых вод и мощности СТС по данным различных авторов.

Изменения эмиссии СН4 Условия расчета Автор

Глобальный охват, ±20% Однородное потепление ±1°С (\Valter, Нетапп й а1. 2001)

Глобальный охват, ±8% Увеличение осадков ±20%

Пояс 60°-90°Ы,+19% Однородное потепление +2°С (Сао, 01^50П й а1. 1998)

Пояс 60°-90° И, +21 % Однородное потепление +2°С и увеличение осадков +10%

Пояс 60°-90°Ы, +38% Увеличение мощности СТС +10 см (гЬиа^, МеНПо й а1. 2004)

Пояс 60°-90° ¡4, <+25% Подъем грунтовых вод +10 см (\Valter, Неппапп е1 а1. 2001)

Глобальный охват, +63% Фиксированное распределение болот, 2 х С02 й^Б сценарий (8Ыпс1е11, ДУаИег й а1. 2004)

Глобальный охват, +78% Динамическое распределение болот, 2 х С02 0188 сценарий

Изменения эмиссии СН4 Условия расчета Автор

Пояс 32°-90°1<Г, +117% Фиксированное распределение болот, 2 х С02 0188 сценарий

Арктические болота, +56% Однородное потепление +4°С и увеличение осадков +0.3мм/день (СЬп51еп5сп апс! Сох 1995)

Прямое сравнение с оценками других авторов не всегда возможно, поскольку в работах используются различные предположения об изменениях климатических характеристик. Кроме того, они существенно различаются по географическому охвату. Тем не менее, аналогии все же можно провести, в некоторых случаях прибегнув к масштабированию по той или иной характеристике. Такой сопоставительный анализ с другими работами указывает на близость результатов. Это подтверждает, что, несмотря на указанные допущения, предложенный в работе метод и полученные на его основе результаты можно использовать для оценки того, как таяние многолетнемерзлых болот криолитозоны России повлияет на глобальный климат.

В заключение можно сделать следующие выводы:

1. Модельные расчеты показывают, что в результате таяния многолетнемерзлых болот криолитозоны России в условиях прогнозируемого на середину 21 века изменения климата, объем органического субстрата, вовлеченного в углеродный цикл, может увеличиться на 20%-30%.

2. Увеличение доступного органического субстрата при таянии многолетнемерзлых болот криолитозоны России и рост температуры грунтов может увеличить эмиссию метана на 6-8 Мт/год по сравнению с современной величиной.

3. При среднем времени жизни молекулы метана в атмосфере равном 12 годам, это увеличит количество атмосферного метана не более, чем на 100 Мт, или на 0,04 ррш. При чувствительности климата к увеличению атмосферного содержания метана на 1 ррш порядка 0.3°С, к середине 21 века за счет таяния болот криолитозоны России средняя глобальная температура воздуха может увеличиться приблизителыю на 0.01°С, что не существенно по сравнению с воздействием, оказываемым другими климатообразующими факторами.

4. Полученные результаты не подтверждают гипотезы о возможности "метановой катастрофы" при таянии многолетнемерзлых болот криолитозоны России.

Список основных работ по теме диссертации

В гаданиях, рекомендованных ВАК:

1. 2011, Анисимов, О.А., Борзенкова И.И., Жильцова E.JL, Захарова O.K., Кокорев В.А., Ренева С.А. и Стрельченко Ю.Г. Гидрометеорологические условия Волжского региона и современные изменения климата. Метеорология и гидрология, (5): с. 33-42.

2.2007, Анисимов, О.А., Лобанов, В.А. и Ренева, С.А. Анализ изменений температуры воздуха на территории России и эмпирический прогноз на первую четверть 21 века, Метеорология и гидрология, (10): с. 20-30.

3. 2005, Ренева, С.А. Моделирование эмиссии метана из многолетнемерзлых болот криолитозоны России при изменении климата, Вычислительные технологии, 10 (Часть 1): с. 94-99.

4. 2005, Лобанов, В.А., Жильцова, E.JL, Лемешко, Н.А., Горлова, С.А. и Ренева, С.А. Восстановление многолетних рядов температуры воздуха на территории России, Метеорология и гидрология, (2): с. 5-14.

Прочие публикации:

5. 2010, Ренева С.А. Влияние эмиссии метана из мерзлых болот криолитозоны России на глобальную температуру в условиях прогнозируемого изменения климата. «Состав атмосферы. Атмосферное электричество. Климатические эффекты» Труды XIV Всероссийской школы-конференции молодых ученых. Н.Новгород 2010. Типография Института прикладной физики РАН, с. 147-150.

6. 2009, О. А. Анисимов, А. А. Величко, А. А. Ершова, В. П. Нечаев, С. А. Ренева и Ю. Г. Стрельченко. Многолетнемерзлые породы Северной Евразии в прошлом, настоящем и будущем: оценки, основанные на синтезе наблюдений и моделирования. В «Изменение окружающей среды и климата: природные катастрофы», том 3, В.М.Котляков (ред.), М., с. 134-145.

7. 2009, Reneva, S.A., Methane emission from Russian frozen wetlands under conditions of climate change, in "European Geosciences Union General Assembly", 19-24 April, Vienna, Austria, Geophysical Research Abstracts, 11, EGU2009-142.

8. 2009, Reneva, S.A., Methane emission from Russian frozen wetlands under conditions of climate change. Climate change impacts on sub-arctic palsa mires and greenhouse gas feedbacks. Proceedings of the PALSALARM symposium Abisko, Sweden 28-30 October 2008, M.J. Stefan Fronzek, Torben R. Christensen, Timothy R. Carter, Thomas Friborg and Miska Luoto (eds.), Finnish Environment Institute, 3, Helsinki, p. 44-45.

9. 2007, Anisimov, O.A., Lobanov, V.A., Reneva, S.A., Shiklomanov, N.I. and Zhang, Т., Uncertainties in gridded air temperature fields and their effect on predictive active layer modeling, Journal of Geophysical Research, 112(F02S14): doi:10.1029/2006JF000593.

10. 2006, Anisimov, O.A. and Reneva, S.A., Permafrost and changing climate: the Russian perspective, Ambio, 35(4): p. 169-175.

11. 2006, Anisimov, O.A. and Reneva, S.A., Polar amplification of climate change through release of greenhouse gases from thawing permafrost в "Proceedings of the European Geophysical Union conference", 2-9 April, Vienna, Austria: Copernicus online.

12. 2005, Анисимов, O.A., Лавров, C.A. и Ренева, C.A., Эмиссия метана из многолетнемерзлых болот России в условиях изменения климата, в "Проблемы экологического моделирования и мониторинга экосистем", Ю.А. Израэль (ред.), Гидрометеоиздат: С.Петербург, с. 124-142.

13. 2005, Анисимов, О.А., Лавров, С.А. и Ренева, С.А., Оценка изменения эмиссия парниковых газов из многолетнемерзлых болот криолитозоны России в условиях глобального потепления, в "Современные проблемы экологической метеорологии и климатологии", Г.В. Менжулин (ред.), Гидрометеоиздат: С.Петербург, с. 114-138.

14. 2004, Ренева, С.А., Моделирование изменения углеродного газообмена при оттаивании мерзлых болот криолитозоны России в "Состав атмосферы и электрические процессы. Тезисы докладов VIII всероссийской конференции молодых ученых. Секция "Численное моделирование состава атмосферы"", Москва, 16-18 сентября 2004 г., с. 41.

15. 2004, Лобанов, В.А., Лемешко, Н.А., Жильцова, Е.Л., Горлова, С.А. и Ренева, С.А., Методы восстановления многолетних рядов температуры воздуха, в "Сборник работ по гидрологии", В.С.Вуглинский (ред.), Гидрометеоиздат: СПб, с. 54-68.

16. 2003, Ренева, С.А., Моделирование и прогноз эмиссии метана в атмосферу из циркумполярных регионов в "Малые примеси, атмосферное электричество и динамические процессы в атмосфере: Труды 7-й всероссийской конференции молодых ученых. Секция «Малые примеси в нижней атмосфере»", Н.Новгород: Нижний Новгород: ИПФ РАН, с. 75-79.

17. 2003, Anisimov, O.A. and Reneva, S.A., Impacts of climate change at permafrost regions in "Booklet of abstracts of the participants ERCA", 6 January - 6 February 2003.

Подписано в печать 17.11.11. Формат 60*84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 126.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Издательства СПбГЭТУ "ЛЭТИ"

Издательство СПбГЭТУ "ЛЭТИ" 197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Ренева, Светлана Александровна

содержание введение

глава 1. углеродный газообмен природных систем и его влияние на глобальный климат

1.1. Углеродосодержащие парниковые газы в атмосфере и их воздействие на климат.

1.2. Круговорот углерода и роль болот в этом цикле.

1.3. Реакции болотных экосистем на изменения климата.

глава 2. методика расчета эмиссии метана из многолетнемерзлых болот криолитозоны россии

2.1. Оценка площади различных типов многолетнемерзлых болот криолитозоны России.

2.2. Данные наблюдений за динамикой многолетнемерзлых грунтов.

2.3. Моделирование сезонного оттаивания многолетнемерзлых болот.

2.4. Моделирование потока метана.

глава 3. прогноз эмиссии метана из многолетнемерзлых болот криолитозоны россии при изменении климата

3.1. Выбор климатических проекций для криолитозоны России.

3.2. Прогнозируемые изменения распространения вечной мерзлоты и глубин сезонного оттаивания многолетнемерзлых болот.

3.3. Прогнозируемые изменения эмиссии метана из болот криолитозоны России и влияние этого изменения на глобальный климат.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Изменения эмиссии метана из многолетнемерзлых болот России в условиях прогнозируемого климата"

Проблемы изучения изменения климата в последнее время все больше привлекают внимание мировой научной общественности. Признана необходимость исследований с целью выявления позитивных, неблагоприятных и катастрофических последствий глобального изменения климата для природной среды, экономики и социальной сферы, а также разработки экономических и политических стратегий адаптации к предстоящему потеплению. Выводы, полученные учеными в последнее десятилетие, вызвали ряд мер со стороны руководителей многих государств, которые направлены на уменьшение негативных последствий потепления. Показательна в этом плане так называемая "Рамочная конвенция", накладывающая ограничения на использование технологий, приводящих к антропогенному усилению потепления. В настоящее время движение за ограничение роста факторов, способствующих изменению климата, получило значительную поддержку в большинстве стран мира, в первую очередь в наиболее экономически развитых странах, на долю которых приходится наибольшая часть антропогенных выбросов парниковых газов. Согласно Киотскому протоколу к Рамочной конвенции ООН об изменении климата, принятому в 1997 году, страны, входящие в данное соглашение, обязаны следить за выбросами парниковых газов. В настоящее время Россия не превышает отведенную ей норму по выбросам парниковых газов, но огромная территория России и ее заболоченность обращают на себя особое внимание в свете дальнейшего прогнозируемого потепления.

Прогноз изменения климата предполагает решение трех самостоятельных задач. Первая из них состоит в оценке поступления в атмосферу углекислого газа, аэрозолей и других радиационно активных составляющих, уже сейчас заметно усиливающих парниковый эффект. Второй задачей является расчет их концентрации в атмосфере, складывающейся в результате баланса стоков и источников. Третья задача состоит в расчете характеристик климата по данным о химическом составе атмосферы и его изменении в будущем. Для этого используются несколько методов, основанных на теоретических моделях климата, палеоклиматических аналогах и современных климатических трендах.

В климатологии получила наибольшее признание точка зрения, согласно которой современное антропогенное потепление определяется изменением относительно небольшого числа климатообразующих факторов, основными среди которых являются атмосферный углекислый газ, метан, оксиды азота и аэрозоли.

Вызванное этими факторами увеличение среднегодовой глобальной температуры воздуха за последние сто лет (1907-2007гг.) составило примерно 0,74 °С (рис. I), и в течение последующих нескольких десятилетий может вдвое превзойти уже достигнутую величину. а)

С 0,8 "I Земной шар

0,4 -

А

-0,4 - Vvp;

-0,8 - 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2100

Годы

Рисунок I. Изменения среднегодовой приповерхностной температуры, осредненной по земному шару (данные Had CRUTEM3, температура воздуха над сушей и температура поверхности воды на акваториях океанов), в отклонениях от средних за 1961-1990 гг. Жирная кривая показывает сглаженный ход температуры (11 летние скользящие средние), желтая область обозначает границы 95%-ного доверительного интервала для 11 летних средних, который не включает ошибки пространственного осреднения и нарушений однородности наблюдений. (2007; доклад 2008)

Следует обратить внимание на то, что большинство прогнозов по моделям теории климата предсказывают более сильное потепление высоких широт северного полушария по сравнению с другими регионами мира (Cubasch and Meehl 2001). Аналогичный вывод следует и из анализа данных наблюдений (Анисимов и Белолуцкая 2003); (Анисимов и Поляков 1999); (Anisimov 2001); (Folland and Karl 2001); (Serreze et al. 2000). Увеличение среднегодовой температуры воздуха в арктических и субарктических регионах может превышать среднюю глобальную величину в 2-3 раза (рис.II.).

J-1-1IIIL

Рисунок II. Оценки изменения среднегодовой температуры воздуха (°С) в период 19602000г. по данным наблюдений. (Anisimov and Reneva 2006)

В результате бурного развития прогностической климатологии с 1980х по середину 1990х годов удалось прояснить роль различных климатообразующих факторов как естественного, так и антропогенного происхождения, и получить оценки будущего климата для середины 21 века. Вместе с тем, в последние несколько лет стала ясна ограниченность имеющихся знаний относительно отклика климатической системы на антропогенное воздействие. Несомненно, что на протяжении сотен тысяч лет изменению концентрации в атмосфере двух углеродосодержащих парниковых газов, углекислого газа и метана, всегда сопутствовало изменение глобальной температуры воздуха (рис. III). Вместе с тем, существуют еще довольно большие неопределенности оценки чувствительности климата к парниковым газам. Под чувствительностью климата традиционно понимается увеличение средней глобальной температуры воздуха при удвоении атмосферной концентрации углекислого газа по отношению к доиндустриальному уровню (280 ррт).

Рисунок III. Тренды Арктической температуры и концентраций углекислого газа и метана за последние 420 ООО лет (IPCC 2001).

Показательны в этом отношении выводы, сделанные Международной Группой Экспертов по Изменению Климата (МГЭИК, более известна по англоязычной аббревиатуре IPCC) в оценочных отчетах (IPCC 2001), (IPCC 2007). Данные более позднего отчета, в целом подтверждая сделанные ранее выводы, мало что добавляют к ним, увеличивая при этом диапазон неопределенности оценки изменения средней годовой глобальной температуры воздуха к концу 21 века с 1,0 - 3,5°С до 1,4 - 5,8°С, который во многом обусловлен также и неопределенностью оценки чувствительности климата. Еще одной причиной, по которой в настоящее время трудно дать более точную оценку предстоящих изменений климата, является недостаточная изученность обратных связей в климатической системе, которые могут либо усилить, либо смягчить первоначальное потепление, вызванное первоначальным воздействием, таким например, как современное антропогенное увеличение содержания парниковых газов в атмосфере. Большие неопределенности связаны с оценкой эмиссии парниковых газов и ее возможных изменений в будущем.

В последнее время стало широко принятым характеризовать все многообразие атмосферных климатообразующих факторов эквивалентной концентрацией углекислого газа, прогнозу которой посвящено большое количество работ, выполненных за последнее десятилетие. Несколько таких прогнозов были разработаны МГЭИК. В качестве наиболее вероятного, был рекомендован прогноз, который предполагает постепенное увеличение эквивалентной концентрации углекислого газа, и ее удвоение с 300 миллионных долей в 1990 году до 600 приблизительно за 75 - 80 лет (1РСС 2001). Так как неопределенность такой оценки значительно возрастает с увеличением рассматриваемого интервала времени, едва ли целесообразно давать прогноз изменения климата на период более 50 - 60 лет.

Одной из практически важных задач является оценка вклада различных источников парниковых газов, расположенных на территории России, в глобальное радиационное воздействие, а также возможные изменения интенсивности этих источников в связи с климатическим потеплением. В данной диссертационной работе рассматриваются процессы, происходящие в зоне распространения многолетнемерзлых пород на территории России. Среди многочисленных последствий деградации вечной мерзлоты нами рассматриваются лишь те процессы, в результате которых может произойти значительное увеличение поступления углеродосодержащих парниковых газов, в частности, метана в атмосферу.

Многолетнемерзлые породы (ММП), часто называемые многолетней или вечной мерзлотой, представляют собой любое вещество, находящееся ниже поверхности Земли, температура которого на протяжении двух или более последовательных лет остается отрицательной (Анисимов, 2010). Многолетняя мерзлота встречается не только в Арктике, но и за ее пределами в высокогорных районах с холодным климатом (см. рис. IV). Территории, частично или полностью подстилаемые ММП, объединены в понятие криолитозона.

Рисунок IV. Распространение многолетнемерзлых пород (ММП) для территории России vww.protown. ги).

Основными параметрами криолитозоны являются сомкнутость ММП, т.е. доля площади, которую они занимают в данной местности, среднегодовая температура пород, характер распространения ММП по разрезу (сливающиеся и несливающиеся толщи), глубина залегания верхней и нижней границ мерзлых пород (также называемых кровлей и подошвой), разность которых определяет вертикальную мощность, а также мощность сезонно-талого слоя (СТС). В зависимости от сомкнутости многолетнемерзлых пород различают области их сплошного (ММП занимают более 90% площади), прерывистого (50%-90%), островного (10%-50%) и редкоостровного (менее 10%) распространения, между которыми можно провести условные границы (Мельников, Кондратьева, 1998).

Криолитозона охватывает 24% площади суши Северного полушария (около

2 2 22.8 млн. км ), в том числе более чем 11 млн. км в России, занимая около

65% территории страны (Brown et al. 1997). Практический интерес, особенно при строительстве сооружений, представляет также льдистость мерзлых грунтов, от которой в наибольшей степени зависит величина их просадки при оттаивании. Помимо ММП, содержащих лед, в пределах криолитозоны встречаются морозные породы (имеют отрицательную температуру, но в силу малой влажности не содержат лед) и криопэги (непромерзающие даже при отрицательных температурах горизонты сильноминерализованных подземных вод).

В России на площади в 7 млн км ММП имеют практически сплошное л распространение, на 1.8 млн км - прерывистое распространение и на 2.5 млн км - островное и редкоостровное. Наибольшие мощности мерзлых толщ -до 1500 м - наблюдаются в центральных районах Таймыра (горы Бырранга) и Средне-Сибирского плоскогорья. Более характерные величины составляют 100 - 800 м в области сплошного распространения ММП, 25-100 м -прерывистого и 10-50 м - островного распространения. На юге Западной Сибири и на Европейском северо-востоке распространены двухслойные мерзлые толщи - когда современная мерзлота островного распространения на глубинах 100-200 м подстилается реликтовыми мерзлыми горизонтами, имеющими мощность до 250 м.

Наиболее низкие среднегодовые температуры ММП на глубинах годовых теплооборотов могут достигать -12 —15°С. Они наблюдаются в горных районах Таймыра, Средней Сибири, на севере Якутии. Характерный диапазон среднегодовой температуры пород в области сплошного распространения ММП составляет -3°С ~ -9°С, в области прерывистого распространения ММП -1°С ~ -3°С, и в области островного 0°С —2°С. Годовые колебания температуры быстро затухают с глубиной и ощущаются лишь до глубины яруса годовых теплооборотов, которые в разных районах криолитозоны составляют 10-20 м (Гаврилова, 1981; Zhang et al. 2000).

На протяжении многих столетий криогенные почвы накапливали углерод. Этому способствовали условия низких температур и непродолжительность теплого периода. В последнее десятилетие знак потока углерода в тундровой зоне стал изменяться, так как его выделение из почвы в атмосферу за счет декомпозиции органических веществ стало превышать поглощение углерода из атмосферы растительностью, которое, в свою очередь, также возросло (Waelbroeck et al. 1997); (Zimov et al. 1996). При дальнейшем развитии потепления этот процесс может усилиться, приведя к дополнительному поступлению парниковых газов в атмосферу. Наибольшие величины эмиссий углеродсодержащих парниковых газов возможны при оттаивании многолетнемерзлых болот и переувлажненных арктических земель. Существуют оценки, указывающие на то, что расконсервация менее 0,1% количества органического углерода, захороненного в верхнем 100-метровом слое мерзлоты (примерно 10 000 Гт углерода в форме СН4) может привести к удвоению содержания атмосферного метана (Семилетов и др. 2002), что, в свою очередь, еще усилит рост глобальной температуры. Отметим, что существует и другая точка зрения, согласно которой приведенная оценка сильно завышена (Анисимов и др., 2005). Все авторы, впрочем, сходятся во мнении о том, что если таяние ММП и в состоянии оказать заметное воздействие на глобальный климат, то только лишь за счет процессов на переувлажненных почвах и многолетнемерзлых болотах, где углерод может высвобождаться преимущественно в форме метана.

Переувлажненные почвы и болота занимают в Арктике почти 2 млн. км (Shaver and et al. 1992). Выход углерода в виде конечного продукта декомпозиции органических веществ в арктических почвах во многом зависит от глубины сезонного оттаивания и гидрологического режима. Эти факторы определяют соотношение между аэробной зоной талой почвы, расположенной выше уровня грунтовых вод, и нижележащей анаэробной зоной. В аэробной зоне разложение органики приводит к выделению углекислого газа, в то время как в анаэробных условиях продуктом декомпозиции является метан. По имеющимся оценкам потепление в ближайшие десятилетия может привести к понижению уровня болотных вод за счет улучшения дренирования, более глубокого сезонного оттаивания мерзлоты, увеличения испарения и транспирации. При этом можно ожидать, что равновесие сместится в сторону продукции углекислого газа, и при общем росте потока углерода в атмосферу доля метана будет уменьшаться. Иная картина может иметь место при увеличении осадков и отсутствии стока болотных вод. В этом случае можно ожидать повышения уровня болотных вод, увеличения анаэробной зоны в сезонно талом слое, вследствие чего возможно усиление эмиссии метана. Получить более точные оценки этих процессов и определить их вклад в парниковый эффект можно на основе моделирования сезонного оттаивания и гидрологического режима многолетнемерзлых болот, а также углеродного газообмена в условиях изменения климата.

В настоящее время вклад СОг в парниковый эффект - более 60%, СН4 -около 20%, но способность поглощать инфракрасное излучение на единицу массы у метана в 21 раз выше, чем у углекислого газа и скорость роста концентрации метана в атмосфере много больше. К тому же сток метана, в отличие от углекислого газа, из атмосферы ограничен, в основном это фотохимическое разрушение в атмосфере и незначительное поглощение метанотрофными бактериями в почве.

В данной диссертационной работе оценивается потенциальное влияние увеличения эмиссии метана из многолетнемерзлых болот криолитозоны России на глобальную температуру при прогнозируемых изменениях климата.

В современных условиях актуальность рассматриваемой тематики определяется двумя основными факторами. Во-первых, она позволяет прояснить и уточнить физические механизмы воздействия обратных биогеохимических связей природной среды на глобальный климат. В настоящее время даже в наиболее совершенных гидродинамических моделях климата имеется существенный пробел в описании такого рода обратных связей. Вторым является экономико-политический аспект, связанный с необходимостью обоснования решений и обязательств, принимаемых Россией в области ограничения и контроля выбросов парниковых газов. До недавнего времени Россия рассматривалась большинством стран как «легкие планеты», леса которой обеспечивают ежегодное поглощение из атмосферы значительного количества углекислого газа, намного превышающего национальный выброс. Сейчас же выдвинута и широко обсуждается точка зрения, согласно которой высокая степень заболоченности, в том числе в криолитозоне, может привести к усилению эмиссии метана, что в итоге превзойдет эффект поглощения лесами атмосферного углерода. В данной ситуации высокую актуальность имеют исследования, направленные на получение количественных оценок баланса углерода в связи с отмеченными выше процессами.

Предмет исследования данной работы - углеродный цикл многолетнемерзлых болот криолитозоны России в условиях изменения климата.

Цель диссертационной работы - оценить воздействие эмиссии метана из многолетнемерзлых болот криолитозоны России на глобальную температуру в условиях климата 21 века.

В ходе работы были решены следующие задачи:

1. Составлена цифровая карта многолетнемерзлых болот России.

2. Построена в электронном виде типологическая карта болот, основанная на растительной классификации Н.Я.Каца.

3. Оценена доля площади, занимаемая болотами в ячейках модельной сетки 0,5 градуса по широте и долготе для территории России.

4. Проведен анализ моделей вечной мерзлоты и углеродного газообмена и отобраны модели оптимального уровня детализации, обеспеченные всеми необходимыми для расчетов входными данными.

5. Проведена валидация отобранных моделей по данным наблюдений.

6. Отобраны пять гидродинамических моделей, наилучшим образом воспроизводящих изменения климата 20 века в криолитозоне России.

7. Рассчитаны изменения глубины сезонного оттаивания, температуры многолетнемерзлых пород (ММП) и эмиссии метана для пяти климатических проекций на середину 21 века.

8. Получена оценка увеличения глобальной температуры воздуха, обусловленного эмиссией метана из многолетнемерзлых болот России к середине 21 века.

Методы исследования

Исследование проводилось на основе комбинации методов математического моделирования и геоинформационных технологий. Были разработаны точечные математические модели сезонного оттаивания многолетнемерзлых грунтов и углеродного газообмена болот. Для реализации этих моделей были созданы базы, включающие необходимые для проведения расчетов климатические, почвенные, гидрологические и растительные данные. Для адаптации построенных точечных моделей к проведению пространственно распределенных расчетов по всей криолитозоне России был применен геоинформационный подход. В рамках этого подхода необходимые для расчета данные привязывались к узлам регулярной пространственной сетки с разрешением 0,5° х 0,5° по широте и долготе, охватывающей криолитозону России. Расчет по точечным моделям производился последовательно во всех узлах сетки, в результате расчета строились карты прогнозируемых характеристик.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения с основными выводами. Она изложена на 116 страницах текста, сопровождается 29 иллюстрациями, 13 таблицами и 2 приложениями. Список использованных источников включает 158 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Метеорология, климатология, агрометеорология", Ренева, Светлана Александровна

В заключение можно сделать следующие выводы:

1. Модельные расчеты показывают, что в результате таяния многолетнемерзлых болот криолитозоны России в условиях прогнозируемого на середину 21 века изменения климата, объем органического субстрата, вовлеченного в углеродный цикл, может увеличиться на 20%-30%.

2. Увеличение доступного органического субстрата при таянии многолетнемерзлых болот криолитозоны России и рост температуры грунтов может увеличить эмиссию метана на 6-8 Мт/год по сравнению с современной величиной.

3. При среднем времени жизни молекулы метана в атмосфере равном 12 годам, это увеличит количество атмосферного метана не более чем на 100 Мт, или на 0,04 ррш. При чувствительности климата к увеличению атмосферного содержания метана на 1 ррш порядка 0.3°С, к середине 21 века за счет таяния болот криолитозоны России средняя глобальная температура воздуха может увеличиться приблизительно на 0.01°С, что не существенно по сравнению с воздействием, оказываемым другими климатообразующими факторами.

4. Полученные результаты не подтверждают гипотезы о возможности "метановой катастрофы" при таянии многолетнемерзлых болот криолитозоны России.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Ренева, Светлана Александровна, Санкт-Петербург

1. Агеев, Б. Г., В. А. Капитанов, и др. (2002). "Разработка газоанализаторов для мониторинга процессов газообмена болотных биосистем с атмосферой." Большое Васюганское болото. Современное состояние и процессы развития: 150-155.

2. Анисимов, О. А. (1989). "Об оценке чувствительности вечной мерзлоты к изменению глобального термического режима земной поверхности." Метеорология и гидрология(1): 79-84.

3. Анисимов, О. А., Ed. (2010). Основные природные и социально-экономические последствия изменения климата в районах распространения многолетнемерзлых пород: прогноз на основе синтеза наблюдений и моделирования. Москва, Гринпис.

4. Анисимов, О. А. и М. А. Белолуцкая (2003). "Современное потепление как аналог климата будущего." Физика атмосферы и океана 39(2): 211-221.

5. Анисимов, О. А. и В. Ю. Поляков (1998). "Информационная система для оценки последствий изменения климата в области криолитозоны." Криосфера Земли 2(3): 91-95.

6. Анисимов, О. А. и В. Ю. Поляков (1999). "К прогнозу изменения температуры воздуха для первой четверти XXI столетия." Метеорология и гидрология(2): 25-31.

7. Анисимов, О. А. и М. Скворцов (1989). "О применении математических моделей для исследования влияния изменения климата на вечную мерзлоту." Метеорология и гидрология(9): 98-103.

8. Бажин, Н. М. (2000). "Метан в атмосфере." Соросовский образовательный журнал. Химия 6 № 3: 52-57.

9. Бажин, Н. М. (2006). "Роль метана в процессе глобального потепленияатмосферы Земли." Электронный журнал энергосервисной компании "Экологические системы" 1(49).

10. Базилевич, Н. И. (1993). Биологическая продуктивность экосистем Северной Евразии. Москва, Наука: 295.

11. Боч, М. С., К. И. Кобак, и др. (1994). "Содержание и скорость аккумуляции углерода в болотах бывшего СССР." Гидромелиорация: задачи и координация исследований: 73-75.

12. Будыко, М. И., Ю. А. Израэль, и др., Eds. (1991). Предстоящие изменения климата. Ленинград, Гидрометеоиздат.

13. Вайсман, К., А. А. Сирин, и др. (1999). "Устойчивость блот к изменению климата: возможные направления анализа." Болота и заболоченные леса в свете задач устойчивого природопользования: 33-35.

14. ВМО (2010). "Содержание парниковых газов в атмосфере по даннымглобальных наблюдений в 2009 г." Бюллетень ВМО по парниковым газам 6: 4.

15. Вомперский, С. Э. (1994). "Биосферное значение болот в углеродном цикле." Природа 7: 44-50.

16. Вомперский, С. Э., А. А. Сирин, и др. (2005). Болота и заболоченные земли России: попытка анализа пространственного распределения и разнообразия. Известия РАН. Серия географическая. 5: 39-50.

17. Гарагуля, JI. С. и Э. Д. Ершов, Eds. (2000). Геокриологические опасности. Природные опасности России. М.: Крук.

18. Глаголев, М. В. (2008). Метаногенез болот (результаты и перспективыисследований). Вестник ТГПУ. Биологические науки. Томск. 4: 74-77.

19. Глаголев, М. В., И. Е. Клепцова, и др. (2010). "Эмиссия метана из болотных ландшафтов тундры Западной Сибири." Вестник ТГПУ 3(93): 78-86.

20. Глаголев, М. В., А. Ф. Сабреков, и др. (2010). ""Стандартная модель" Вс8 эмиссии СН4 из болот Западной Сибири." 1-11.

21. Глаголев, М. В. и А. В. Смагин (2006). "Количественная оценка эмиссии метана болотами: от почвенного профиля до региона (к 15-летию исследований в Томской области)." Доклады по экологическому почвоведению 3(3): 75-114.

22. Говоркова, В. А., В. М. Катцов, и др. (2008). "Оценка пригодности моделей общей цииркуляции атмосферы и океана CMIP3 для расчетов будущих изменений климата России." Метеорология и гидрология(8): 5-20.

23. Гречищев, С. Е. (1997). "Прогноз оттаивания и распределения вечной мерзлоты и изменения криогенного растрескивания грунтов на территории России при потеплении климата." Криосфера Земли 1(1): 59-65.

24. Замолодчиков, Д. Г. (2003). "Баланс углерода в тундровых и лесных экосистемах России." Диссертация.

25. Иващенко, О. В. (2005). "Изменение климата и изменение циклов обращения парниковых газов в системе атмосфера-литосфера-гидросфера -обратные связи могут значительно усилить парниковый эффект.", from http://www.poteplenie.ru/news/newsl70905.htm.

26. Ильичев, В. А., В. В. Владимиров, и др. (2003). Перспективы развитиясовременных северных поселений. Москва, Российская архитектурная академия.

27. Кац, Н. Я. (1971). Болота земного шара. Москва.

28. Кобак, К. И. (1988). Биотические компоненты углеродного цикла. Л., Гидрометеоиздат.

29. Кобак, К. И. и Н. И. Кондрашова (1992). "Глобальное потепление и транслокация природных зон." Метеорология и гидрология 3.

30. Кудрявцев, В. А., Л. С. Гарагуля, и др. (1974). Основы мерзлотного прогноза при инженерно-геологических исследованиях. Москва, Наука.

31. Лисс, О. Л. и Н. А. Березина (1981). Болота Западно-Сибирской равнины. Москва, Изд-во МГУ.

32. Махов, Г. А., Н. М. Бажин, и др. (1994). "Эмиссия метана из болотмеждуречья рек Оби и Томи." Химия в интересах устойчивого развития 2: 619-622.

33. Мелешко, В. П. (2007). "Потепление климата: причины и последствия." Химия и жизнь(4): 6-12.

34. Молькентин, Е. К., Е. Д. Надеждина, и др. (2001). "Пространственнаяизменчивость модельных характеристик многолетнемерзлых грунтов." Метеорология и гидрология 8: 89-97.

35. Монин, А. С. и Ю. А. Шишков (2000). "Климат как проблема физики." УФН 170(4): 419-445.

36. Муравей, Л. А., Ed. (2000). Экология и безопасность жизнедеятельности, М.: ЮНИТИ-ДАНА.

37. Наумов, А. В. (2002). "Углекислый газ и метан в почвах и атмосфереболотных экосистем Западной Сибири." Сибирский экологический журнал 3: 313-318.

38. Новиков, С. М. и Л. И. Усова (2002). "К оценке площади болот,заболоченных земель и прогнозных запасов торфа на территории Российской Федерации." Сборник работ по гидрологии 25: 3-10.

39. Павлов, А. В. (1979). Теплофизика ландшафтов, Новосибирск: Наука.

40. Паников, Н. С. (1998). Эмиссия парниковых газов из заболоченных почв в атмосферу и проблемы устойчивости. Экология и почвы. Избранные лекции I-VII Всероссийских школ. Пущино, ОНТИ ПНЦ РАН. 1: 171184.

41. Паников, Н. С., М. В. Глаголев, и др. (1997). "Эмиссия метана из верховых болот Западной Сибири в зависимости от характера растительного покрова." Экологическая химия 6(1): 59-67.

42. Паников, Н. С., М. В. Сизова, и др. (1996). "Эмиссия СН4 и С02 из болот юга Западной Сибири: пространственное и временное варьирование потоков." Экологическая химия 4: 13-24.

43. Пологова, Н. Н. и Е. Д. Лапшина (2002). "Накопление углерода в торфяных залежах Большого Васюганского болота." Большое Васюганское болото. Современное состояние и процессы развития: 174-179.

44. Рожков, В. А., В. В. Вагнер, и др. (1997). "Запасы органических и минеральных форм углерода в почвах России." Углерод в биогеоценозах. Доклады на XV ежегодных чтениях памяти академика В.Н.Сукачева: 5-58.

45. Романов, В. В. (1961). "Гидрофизика болот." 357.

46. Сабо, Е. Д., Ю. Н. Иванов, и др. (1981). "Справочник гидролесомелиоратора." М.: 200.

47. Самаркин, В. А., М. С. Вечерская, и др. (1995). "Метан в мерзлых почвахкриолитозоны Северо-востока Сибири." Экологическая химия 4(1): 2531.

48. Семилетов, И. П., И. И. Пипко, и др. (2002). Глобальное потепление и цикл углерода в Арктике. Энергетика и промышленность России.

49. Сирин, А. А. (1999). "Водообмен и структурно-функциональные особенности лесных болот." Диссертация.

50. Турчинович, И. Е., К. И. Кобак, и др. (2000). "Моделирование многолетних скоростей торфонакопления разными типами болот северо-запада России." Материалы симпозиума "Динамика болотных экосистем" Петрозаводск: 60-62.

51. Тюремнов, С. Н. (1976). "Торфяные месторождения." М: 487.

52. Фриш, В. А. (1993). ""Окна" верховых болот." Природа 12: 76-79.

53. Шахова, Н. Е., В. И. Сергиенко, и др. (2009). "Вклад Восточно-Сибирского шельфа в современный цикл метана." Вестник РАН 79(6): 507-518.

54. Шахова, Н. Е., В. А. Юсупов, и др. (2009). "Антропогенный фактор и эмиссия метана на Восточно-Сибирском шельфе." Доклады Академии Наук 429(3): 398-401.

55. Шнырев, Н. А. (2001). Влияние уровня воды на эмиссию метана из болот Западной Сибири.

56. ACIA (2005). Arctic Climate Impact Assessment, Cambridge University Press: 1042.

57. Alexeyev, V. A. and R. A. Birdsey (1998). "Carbon storage in forests andpeatlands ofRussia." General Technical Report, NE-244, USDA FS: 137.

58. Allen, L. H. (1990). "Plant response to rising carbon dioxide and potential interaction with air pollution." J. Environ. Qual. 19.

59. Anisimov, O. and S. Reneva (2006). "Permafrost and Changing Climate: The Russian Perspective." AMBIO: A Journal of the Human Environment: in print.

60. Anisimov, O., N. Shiklomanov, et al. (1997). Climate change impacts in northern lands. Proceedings of the American Geophysical Union, Fall Meeting, San-Francisco, December.

61. Anisimov, O. A. (2001). "Predicting patterns of near-surface air temperature using empirical data." Climatic Change(50): 297-315.

62. Anisimov, O. A., A. A. Velichko, et al. (2002). "Effects of climate change on permafrost in the past, present, and future." Proceedings of the Russian Academy of Science, Physics of the Atmosphere and Ocean 38(7): 25-39.

63. Arah, J. R. M. and K. D. Stephen (1998). "A model of the processes leading tomethane emission from peatland." Atmospheric Environment 32(19): 32573264.

64. Armentano, T. V. and J. T. A. Verhoeven (1990). "Biogeochemical cycle: Global." Wetland and shallow continental water bodies 1.

65. Aselmann, I. and P. J. Crutzen (1989). "Global distribution of natural freshwater wetlands and rice paddies, their net primary productivity, seasonality and possible methane emissions." J. Atmos. Chem. 8: 307-358.

66. Barlett, K. B. and R. C. Harriss (1993). "Review and assessment of methane emissions from wetlands." Chemosphere 26: 261-320.

67. Bengtsson, L. (1997). "A Numerical Simulation of Anthropogenic Climate Change." Ambio 26(1): 58-65.

68. Billings, W. D., J. O. Luken, et al. (1982). "Arctic tundra: a source or a sink for atmospheric carbon dioxide in a changing environment." Oecologia 53.

69. Blodau, C. and T. R. Moore (2003). "Micro-scale C02 and CH4 dynamics in a peat soil during a water fluctuation and sulfate pulse." Soil Biology & Biochemistry 35: 535-547.

70. Bodelier, P. L. E. and H. J. Laanbroek (2004). "Nitrogen as a regulatory factor of methane oxidation in soils and sediments." Microbiology Ecology 47: 265277.

71. Bousquet, P., P. Ciais, et al. (1999). "Inverse modeling of annual atmospheric C02 source and sinks. 1. Method and control inversion." J. Geophys. Res. 104: 26161-26178.

72. Brix, H., B. K. Sorrell, et al. (2001). "Are Phragmites-dominated wetlands a net source or net sink of greenhouse gases?" Aquatic Botany 69: 313-324.

73. Brown, J., O. J. Ferrians, et al. (1997). "Circum-Arctic map of permafrost and ground ice conditions." Circum-pacific map series.

74. Cao, M. K., K. Gregson, et al. (1998). "Global methane emission from wetlands and its sensitivity to climate change." Atmospheric Environment 32(19): 3293-3299.

75. Chanton, J. P. (2005). "The effect of gas transport on the isotope signature of the methane in wetlands." Organic Geochemistry in press.

76. Chapin, I. F. S., A. D. McGuire, et al. (2000). "Feedbacks from arctic and boreal ecosystems to climate." Global Change Biol. 6: S211-S223.

77. Christensen, T. R. and P. Cox (1995). "Response of Methane Emission from Arctic Tundra to Climatic-Change Results from a Model Simulation." Tellus Series B-Chemical and Physical Meteorology 47(3): 301-309.

78. Christensen, T. R., A. Ekberg, et al. (2003). "Factors controlling large scale variations in methane emissions from wetlands." Geophysical Research Letters 30(7).

79. Christensen, T. R., T. Friborg, et al. (2000). "Trace gas exchange in a high-arctic valley 1. Variaions in C02 and methane flux between tundra vegetation types." Global Biogeochemical cycles 14: 701-713.

80. Christensen, T. R., T. Johansson, et al. (2004). "Thawing sub-arctic permafrost: Effects on vegetation and methane emissions." Geophysical Research Letters 31(4).

81. Christensen, T. R., T. R. Johansson, et al. (2004). "Thawing sub-arctic permafrost: Effects on vegetation and methane emissions." Geophysical Research Letters 31(L04501): doi: 10.1029/2003GL018680.

82. Christensen, T. R., N. Panikov, et al. (2003). "Biotic controls on C02 and CH4 exchange in wetlands a closed environment study." Biogeochemistry 64(3): 337-354.

83. Ciceron, R. J. and R. S. Oremland (1988). "Biogeochemical aspects of atmospheric methane." Global Biogeochemical Cycles 2: 299-327.

84. Clein, J. S., A. D. McGuire, et al. (2002). "Historical and projected carbonbalances of mature black spruce ecosystems across North America: The role of carbon-nitrogen interactions." Plant and Soil 242: 15-32.

85. Cubasch, U. and G. A. Meehl (2001). Projections of future climate change.

86. Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. J. T. Houghton, Y. Ding, D. J. Griggset al. Cambridge University Press: Cambridge: 525-582.

87. Daulat, W. E. and R. S. Clymo (1998). "Effects of temperature and water table on the efflux of methane from peatland surface cores." Atmospheric Environment 32(19): 3207-3218.

88. Dlugokencky, E. J., B. P. Walter, et al. (2001). "Measurements of an anomalous global methane increase during 1998." GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS 28(3): 499-502.

89. Folland, C. K. and T. R. Karl (2001). Observed climate variability and change.

90. Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. J. T. Houghton, Y. Ding, D. J. Griggset al. Cambridge University Press, Cambridge, UK: 99-181.

91. Friborg, T., H. Soegaard, et al. (2003). "Siberian Wetlands: Where a sink is a source." Geophysical Research Letters 30(21): 2129.

92. Gorham, E. (1991). "Northern peatlands: role in the carbon cycle and probable responses to climatic warming." Ecological Applications 1(2): 182-195.

93. Gorham, E. and J. A. Jonssens (1992). Suo, Mires and peat 43(№ 4-5): 117-126.

94. Goulden, M. L., S. C. Wofsy, et al. (1998). "Sensitivity of boreal forest carbon balance to soil thaw." Science 279: 214-217.

95. CC (2001). Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of

96. Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. J. T. Houghton, Y. Ding, D. J. Griggset al. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA: 881.

97. CC (2007). Climate Change 2007: Impacts, Adaptation and Vulnerability.

98. Contribution of Working Group II to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. O. F. C. M.L. Parry, J.P. Palutikof, P.J. van der Linden and C.E. Hanson. Cambridge University Press, Cambridge, UK: 976.

99. Jennifer, Y. K., S. R. William, et al. (1998). "Methane emission and transport by arctic sedges in Alaska: Results of a vegetation removal experiment." Journal of Geophysical Research 103(D22): 83-92.

100. Kaershaw, G. P. and D. Gill (1979). "Growth and decay of plasas and peat plateaus in the MacMillan Pass-Tsichu River area, Northwest territories, Canada." 16.

101. Kettunen, A., V. Kaitala, et al. (2000). "Predicting variations in methane emissions from boreal peatlands through regression models." Boreal Environment Research 5: 115-131.

102. Kivinen, E. and P. Pakarinen (1981). "Geographical distribution of peat resources and mire peatland complex types in the World." Geologica Geographica 132.

103. MacDonald, J. A., D. Fowler, et al. (1998). "Methane emission rates from a northern wetland, response to temperature, water table and transport." Atmospheric Environment 32(19): 3219-3227.

104. Matthews, E. and I. Y. Fung (1987). "Methane emissions from natural wetlands: global distribution, area, and environmental characteristics of sources." Global Biogeochemical Cycles 1: 61-86.

105. McGuire, A. D., L. G. Anderson, et al. (2009). "Sensitivity of the carbon cycle in the Arctic to climate change." Ecological Monographs 79(4): 523-555.

106. McGuire, A. D., M. Apps, et al. (2003). "Canada and Alaska." Chapter 9 in Land Change Science: Observing, Monitoring, and Understanding Trajectories of Change on the Earth's Surface: In press.

107. McGuire, A. D., J. Clein, et al. (2000). "Modeling carbon responses of tundraecosystems to historical and projected climate: The sensitivity of pan-arctic carbon storage to temporal and spatial variation in climate." Global Change Biol. 6: S141-S159.

108. McGuire, A. D. and J. E. Hobbie (1997). "Global climate change and theequilibrium responses of carbon storage in arctic and subarctic regions." In Modeling the Arctic System: A Workshop Report of the Arctic System Science Program: 53-54.

109. Moore, T. R. and R. Knowles (1989). "The influence of water table levels onmethane and carbon dioxide emissions from peatland soils." Can. J. Soil Sci. 69: 33-38.

110. Nelson, F. E., S. I. Outcalt, et al. (1998). Spatial and temporal attributes of theactive-layer thickness record. Barrow, Alaska, U.S.A. Permafrost, Seventh International Conference, Yellowknife, Canada, Universite Laval.

111. Nilsson, L. A. (1992). "Orchid pollination biology." Trends in Ecology and Evolution 7: 255-259.

112. Nilsson, S. e. a. (2000). "Full carbon account for Russia." IIASA Interim Report IR-00-021. International Institute for Applied Systems Analysis, Laxenburg, Austria, forthcoming.

113. Oechel, W. C., S. J. Hastings, et al. (1993). "Recent change of Arctic tundraecosystems from a net carbon dioxide sink to a source." Nature(361): 520523.

114. Ovenden, L. (1990). "Peat accumulation in Northern wetlands." Quaternary research 33.

115. Peter, K., P. Chien-Lu, et al. (2009). "Report from the International Permafrost

116. Association: carbon pools in permafrost regions." Permafrost and Periglacial Processes 20(2): 229-234.

117. Rayner, P. J., I. G. Enting, et al. (1999). "Reconstructing the recent carbon cycle from atmospheric C02, dell3C, and 02/N2 observations." Tellus 51B: 213232.

118. Reeburgh, W. S. and S. C. Whalen (1992). "High latitude ecosystems as CH4 sources." Ecol. Bull. 42: 62-70.

119. Roulet, N. T. (2000). "Peatlands, carbon storage, greenhouse gases, and the Kyoto Protocol: Prospects and significance for Canada." Wetlands 20: 605-615.

120. Schimel, D. S., J. I. House, et al. (2001). "Recent patterns and mechanisms of carbon exchange by terrestrial ecosystems." Nature(414): 169-172.

121. Schuur, E. A. G. and e. al. (2008). "Vulnerability of Permafrost Carbon to Climate Change: Implications for the Global Carbon Cycle." Bioscience 58(8): 701714.

122. Serreze, M. C., J. E. Walsh, et al. (2000). "Observational evidence of recent change in the northern high- latitude environment." Climatic Change 46(1-2): 159207.

123. Shaver, G. R. and et al. (1992). "Global change and the carbon balance of Arctic ecosystems." Bioscience 42: 433-441.

124. Shindell, D. T., B. P. Walter, et al. (2004). "Impacts of climate change on methane emissions from wetlands." Geophysical Research Letters 31(21).

125. Shvidenko, A. Z., S. Nilsson, et al. (2000). "Aggregated estimation of the basic parameters of biological production and the carbon budget of Russian terrestrial ecosystems: 1. Stock of plant organic mass." Russian Journal of Ecology 31: 371-378.

126. Smith, T. M. and H. H. Shugart (1993). "The transient response of terrestrial carbon storage to a perturbed climate." Nature 361: 523-526.

127. Stolbovoi, V. and I. McCallum (2002). Land Resources of Russia. I. RAS.

128. Symon, C., Ed. (2005). Impacts of a Warming Arctic: Arctic Climate Impacts Assessment. Cambridge, Cambridge University Press.

129. Tarnocai, C., J. G. Canadell, et al. (2009). "Soil organic carbon pools in thenorthern circumpolar permafrost region." Global Biogeochemical Cycles: in press.

130. Tarnocai, C., J. G. Canadell, et al. (2009). "Soil organic carbon pools in the northern circumpolar permafrost region." Global biogeochemical cycle 23(GB2023): doi: 10.1029/2008GB003327.

131. Tolonen, K., H. Vassander, et al. (1992). Proc. of 9 International Peat Congress. Upsala. Sweden 1: 319-333.

132. Waelbroeck, C., P. Monfray, et al. (1997). "The impact of permafrost thawing on the carbon dynamics of tundra." GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS 24(3): 229-232.

133. Wagner, D., S. Kobabe, et al. (2003). "Microbial controls on methane fluxes from polygonal tundra of the Lena delta, Siberia." Permafrost and Periglacial Processes 14: 173-185.

134. Wagner, D. and S. Liebner, Eds. (2009). Global Warming and Carbon Dynamics in Permafrost Soils: Methane Production and Oxidation. Permafrost Soils, Soil Biology.

135. Waldron, S., J. M. Lansdown, et al. (1999). "The global influence of the hydrogen iostope composition of water onthat of bacteriogenic methane from shallow freshwater environments." Geochimica et Cosmochimica Acta 63(№ 15): 2237-2245.

136. Walker, D. A., J. G. Bockheim, et al. (1998). "A major arctic soil pH boundary: implications for energy and trace-gas fluxes." Nature 394: 469-472.

137. Walter, B. P., M. Heimann, et al. (2001). "Modeling modern methane emissions from natural wetlands 1. Model description and results." Journal of Geophysical Research-Atmospheres 106(D24): 34189-34206.

138. Walter, B. P., M. Heimann, et al. (2001). "Modeling modern methane emissions from natural wetlands 2. Interannual variations 1982-1993." Journal of Geophysical Research-Atmospheres 106(D24): 34207-34219.

139. Walter, K. M., D. A. Vas, et al. (2010). "Estimating methane emissions from northern lakes using icebubble survey." Limnology and Oceanography: Methods 8: 592-609.

140. Walter, K. M., S. A. Zimov, et al. (2006). "Methane bubbling from Siberian thaw lakes as a positive feedback to climate warming." Nature 443(7107): 71-75.

141. Warneck, P. (1988). Chemistry of the Natural Atmosphere, N.Y.: Acad. Press.

142. Whalen, S. C. and W. S. Reeburgh (1990). "A methane flux transect along the trans-Alaska pipeline haul road." Tellus 42B: 237-249.

143. Zhuang, Q. L., J. M. Melillo, et al. (2006). "C02 and CH4 exchanges between land ecosystems and the atmosphere in northern high latitudes over the 21 st century." Geophysical Research Letters 33(17): -.

144. Zimov, S. A., S. P. Davidov, et al. (1996). "Siberian C02 efflux in winter as a C02 source and cause of seasonality in atmospheric C02." Climatic Change 33(1): 111-120.

145. Zimov, S. A., S. P. Davydov, et al. (2006). "Permafrost carbon: Stock and decomposability of a globally significant carbon pool." Geophysical Research Letters 33(20): -.

146. Zimov, S. A., E. A. G. Schuur, et al. (2006). "Permafrost and the global carbon budget." Science 312(5780): 1612-1613.

147. Zimov, S. A., E. A. G. Schuur, et al. (2006). "Permafrost and the global carbon budget." Science 312: 1612-1613.

148. Zimov, S. A., Y. V. Voropaev, et al. (1997). "North Siberian lakes: a methane source fueled by Pleistocene carbon." Science 277: 800-802.