Название Моделирование углеродного бюджета лесов России и Северной Америки с учетом климатических изменений и сценариев лесохозяйственной деятельности

Леса, осуществляя круговорот углерода, являются мощным регулятором газового состава атмосферы. Углеродная функция лесного покрова является лабильным процессом, с высокой скоростью откликающимся на изменение внешних условий либо воздействий. Такие изменения глобальной атмосферной системы, как рост концентрации диоксида углерода, синхронное повышение температур и осадков в вегетационный сезон увеличивают продуктивность лесов и поглощение ими атмосферного углерода, тем самым способствуя появлению стабилизирующих отрицательных обратных связей. Однако повышение температур при уменьшении осадков, развитие прочих экстремальных погодных ситуаций приводят к усилению различных процессов, способствующих потерям углерода лесами (лесные пожары, усыхания, ветровалы, вспышки вредителей). При этом появляются положительные обратные связи, дестабилизирующие биосферно-геосферную систему.Леса развитых стран, в частности, России, США и Канады, в значительной степени контролируются антропогенной лесохозяйственной деятельностью. Целенаправленное усиление ряда видов лесохозяйственной деятельности способно компенсировать многие негативные последствия климатических изменений для углеродного бюджета лесов.

При всей популярности работ по оценке зональных и крупнорегиональных бюджетов углерода, в научном сообществе пока не существует единства мнений как по суммарной величине современного углеродного бюджета бореальных лесов, так и по будущим тенденциям его изменения. В научной литературе можно встретить совершенно противоположные прогнозы динамики лесного покрова. Такая ситуация не позволяет перейти к разработке обоснованной программы адаптационных мероприятий в лесном хозяйстве, что, в свою очередь, усиливает уязвимость лесов перед нарастающими изменениям климата.

Работа над проектом предполагает комплексный прогнозный анализ климатических и антропогенных воздействий на лесной покров России и Северной Америки, обеспечивающий обоснованный прогноз бюджета углерода лесов на период до 2050 г. Основное внимание при выполнении проекта будет сфокусировано на модельном подходе, при этом будут одновременно использоваться три модели бюджета углерода лесов: модель углеродного бюджета лесов ЦЭПЛ-МГУ, модель динамики лесов бореальной зоны Университета Вирджинии и модель CBM-CFS Лесной службы Канады. Модель ЦЭПЛ-МГУ представляет собой комбинацию модели динамики лесного фонда (ЦЭПЛ РАН), и расчетных процедур оценки бюджета углерода по пулам мертвой древесины, подстилки и почвы (Биологический ф-т МГУ им. М.В. Ломоносова). Модель динамики лесов бореальной зоны, разработанная в Университете Вирджинии, позволяет учитывать прямое влияние климатических изменений и различных нарушений на возрастную структуру и породный состав бореальных лесов. Модель CBM-CFS позволяет осуществлять ретроспективные и прогнозные расчеты углеродного бюджета лесов в соответствии со стандартами Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК). Эта модель используется Лесной службы Канады для формирования национальной отчетности по Рамочной конвенции ООН об изменении климата.

По мнению авторов проекта, одновременное использование трех различных моделей является мощным методическим приемом, с одной стороны, повышающим доверие к результатам прогноза при наличии сходимости результатов, с другой, способствующим совершенствованию модельных процедур и исследовательских гипотез при расхождении прогнозов.

Для Российской Федерации исходными данными будут служить материалы учетов лесного фонда, представленные площадями и запасами лесных насаждений в дифференциации по возрастным группам преобладающих древесных пород. В качестве пространственных единиц будет использованы полигоны, образованные пересечением границ субъектов Российской федерации и лесорастительных районов. Для прогнозной характеристики изменения климата будет использован мультимодельный набор CMIP3, послуживший базой для формирования 4-го оценочного доклада МГЭИК. Сценарии лесохозяйственной деятельности будут формироваться на основе экстраполяции существующих тенденций с учетом программных и нормативных документов органов лесного хозяйства. На завершающих стадиях проекта будет поставлен комплекс оптимизационных задач, связанных с решением вопроса: какие виды лесохозяйственной деятельности способны компенсировать негативные воздействия климатических изменений на углеродный бюджет лесов того или иного региона России.

Аналогичные прогнозные расчеты предполагается осуществить для лесов США и Канады. Таким образом, одним из важных итогов проекта станет согласованное представление о динамике углеродного бюджета подавляющей части бореальных лесов планеты в условиях климатических изменений.

Описание предполагаемых результатов реализации проекта

Наиболее близкие по тематике проекты в мире, реализующиеся в настоящее время (не более 5 аналогов)

2. Проект Климатические изменения – адаптация и смягчения на землях Европы (Project Climate Change – Terrestrial Adaptation & Mitigation in Europe CCTAME), координируется Международным институтом прикладного системного анализа (International Institute for Applied Systems Analysis IIASA).

Новизна, описание конкурентных преимуществ результатов

При всей популярности и значимости достижений биоклиматического направления, оно в недостаточной степени учитывает специфику лесных экосистем, в частности, длительность переходных процессов в силу большой продолжительности жизни отдельных деревьев, существующую возрастную структуру древостоев (а это крайне важный фактор, во многом определяющий величины углеродного бюджета на локальном уровне экосистемы), возможности и реалии управления посредством лесохозяйственной деятельности. Указанные свойства и факторы хорошо воспроизводятся специализированными моделями углеродного бюджета лесов (CBM-CFS, FORCARB), но они, имея лесоводственную направленность, почти не используются для оценки климатических изменений. Соединение климатической и лесоводственной компоненты в моделях ЦЭПЛ-МГУ, Университета Вирджинии и CBM-CFS, по мнению авторов проекта, позволит получить наиболее обоснованные и надежные прогнозные оценки бюджета углерода лесов России, США и Канады по сравнению с ныне известными.

Кто является потенциальным потребителем результатов

1. Представители национальных и федеральных органов управления лесами (в России – Федеральное агентство лесного хозяйства, органы управления лесами субъектов РФ, администрация лесничеств и национальных парков) будут заинтересованы в прогнозных оценках динамики продуктивности, видового состава и углеродного бюджета лесов как основы для планирования и осуществления адаптационных мероприятий.

2. Разработчики проектов по усилению поглощения углерода лесами в рамках совместного осуществления, зеленых инвестиций и других механизмов углеродного рынка заинтересованы в получении средств оценки базовой линии, дополнительного поглощения, риска и других характеристик углеродных лесных проектов.

3. Участники переговорного процесса по РКИК ООН (в России – Министерство иностранных дел, Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды) заинтересованы в прогнозных оценках национального уровня для согласования позиций по национальным обязательствам по ограничению выбросов парниковых газов, принятия текущих решений по другим вопросам международного климатического процесса.

Где, когда и какой эффект, в т.ч. экономический, ожидается от использования результатов проекта

Дополнительный компонент экономического эффекта связан с возможным предотвращением неблагоприятных воздействий климатических изменений на леса за счет формирования программы научно обоснованных адаптационных мероприятий, в частности, оптимального распределения средств охраны лесов от пожаров, формирования устойчивых к климатическим изменениям лесных насаждений при лесовосстановлении и т. д.

Предполагаемые организации – участники консорциума по профилям: научные, образовательные, бизнес. Контактная информация руководителей проекта в каждой организации и общего координатора

Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов Российской академии наук. 119997, Москва, ул. Профсоюзная, 84/32. Руководитель проекта – Замолодчиков Дмитрий Геннадьевич, заместитель директора. Тел. 7-499-743-0026, факс 7-499-743-0016, e-mail dzamolod@cepl.rssi.ru

Факультет наук об окружающей среде, Университет Вирджинии, США. Руководитель проекта – Герман (Хэнк) Шугарт, профессор. Department of Environmental Sciences 376 Clark Hall The University of Virginia Charlottesville, Virginia, USA, 22903. Prof. H.H. (Hank) Shugart. Telephone: 434-924-7642 Fax: 434-924-4761 email: hhs@virginia.edu

Биологический ф-т Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова. 119991, Москва, Ленинские горы. Руководитель проекта – Карелин Дмитрий Витальевич, ведущий научный сотрудник каф. общей экологии. Тел. 7-495-939-5254б e-mail dkarelin@pochta.ru

ЗАО Экологическая независимая экспертная компания. 123154, Москва, Карбышева Генерала бульвар, д. 19, корп. 1. Руководитель проекта – Орленева Елена Израилевна, руководитель организации. Тел. 7-499-954-4606, e-mail eorleneva@mail.ru

Координатор проекта – Замолодчиков Дмитрий Геннадьевич, зам. директора ЦЭПЛ РАН.

Описание вклада каждой организации в итоговый результат.

Университет Вирджиния – проведение прогнозных расчетов динамики лесного покрова США и России при сценариях климатических изменений, обучение российских специалистов работе с моделью динамики лесов бореальной зоны.

ЗАО Экологическая независимая экспертная компания. Распространение результатов проекта в федеральных и региональных органах управления лесами, через Ассоциацию лесопромышленников России, организация тренингов для представителей органов управления лесами.

Преимущества от участия иностранных организаций

Иностранные участники проекта значительно опережают российских участников по времени разработки и международному признанию модельных средств. Совместная постановка модельных экспериментов на разных моделях позволит существенно повысить надежность модельных результатов, что положительно скажется на формировании программ мероприятий по управлению лесами в целях поддержания поглощения углерода и адаптации к климатическим изменениям.

Потенциальные иностранные участники проекта, которые могли бы внести существенный вклад в итоговый результат

Группа глобальных изменений и ландшафтной экологии Лесной службы Канады (разработчики модели CBM-CFS). Руководитель – Вернер Курц. Pacific Forestry Centre. 506 West Burnside Road, Victoria, British Columbia, Canada, V8Z 1M5. Tel: 250-363-6031, e-mail Werner.Kurz@NRCan-RNCan.gc.ca

Краткая предыстория формирования проекта

Предварительный план подготовки и реализации проекта (основные вехи) по каждой организации, включая координационные мероприятия

1-6 месяц выполнения проекта: Формирование баз исходных данных, климатических и лесохозяйственных сценариев, обмен информацией между участниками проекта, составление программы модельных итераций, проведение координационного совещания с участием представителей всех организаций-партнеров.

6-12 месяц выполнения проекта: Проведение модельных расчетов, сравнение результатов, выявление причин расхождений, совершенствование расчетных процедур, провеление повторных расчетов. Стажировка российских специалистов в Университете Вирджиния.

12-18 месяц выполнения проекта: Анализ полученных модельных результатов, решение задач оптимизации, разработка программ адаптационных мероприятий с учетом прогнозных результатов, проведение координационного совещания по формированию планов публикации и распространения результатов проекта.

18-24 месяц выполнения проекта: Подготовка серии публикаций, распространение результатов проекта среди заинтересованных организаций, подготовка программы спецкурса для студентов МГУ, формирование веб-сайта с изложением результатов проекта и предоставлением модельных средств, проведение тренинга для работников органов управления лесами.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎