Комплексное использование данных дистанционного зондирования из космоса и наземных измерений как основа национальной системы мониторинга бюджета углерода в лесах России

С принятием Парижского соглашения, направленного на практическое осуществление положений Рамочной конвенции ООН по изменению климата, проблема объективной оценки, эффективного использования и наращивания потенциала лесов России для поглощения и связывания атмосферного углерода приобретает важнейшее значение с целью декарбонизации экономики при одновременном выполнении лесами регулирующих функций по поддержанию качества окружающей среды, сохранению биоразнообразия и обеспечению природными ресурсами.
В современных условиях регулярное получение полной и верифицированной оценки бюджета углерода в лесных экосистемах на всей территории Российской Федерации возможно лишь при условии интеграции данных дистанционного зондирования Земли из космоса, математических моделей и информации инструментальных наземных наблюдений на репрезентативной сети тестовых участков для измерения ключевых характеристик растительного и почвенного покрова, запасов углерода в различных пулах, интенсивности потоков парниковых газов.
Современные возможности комплексного использования данных дистанционного зондирования из космоса и наземных измерений позволяют ежегодно получать оценку углерода в пулах фитомассы всех лесов страны. Результаты выполненных исследований и разработанных в рамках проекта «Космическая научная обсерватория углерода в лесах России» научно-технических решений могут быть положены в основу создания постоянно действующей системы мониторинга пулов и потоков углерода в лесах Российской Федерации, а также, при условии проведения необходимой адаптации и развития, в дальнейшем могут быть использованы и для расширения области применения указанной системы мониторинга на другие природные наземные экосистемы страны. Разработанные научно-технические решения обладают рядом уникальных возможностей мониторинга бюджета углерода в лесах на основе комплексного использования данных космических наблюдений различного пространственного и временного разрешения, наземных данных, получаемых на наземной наблюдательной сети в сочетании с эколого-математическими моделями.
В состав перспективной наземной наблюдательной сети бюджета углерода должна быть включена информация, собираемая отраслевыми организациями лесного хозяйства на пробных площадях государственной инвентаризации лесов, лесопатологического мониторинга на поврежденных пожарами, биотическими и техногенными факторами территориях, а также данные о почвах, лесной растительности, включая древесный, кустарниковый ярусы и напочвенный покров,, получаемые на пробных площадях и мониторинговых станциях научных организаций, заложенных с использованием предлагаемых мировой наукой методов. В состав создаваемой наземной наблюдательной сети бюджета углерода будут включены (1) тестовые участки экстенсивного уровня мониторинга для получения информации о пулах углерода в почвах и растительности, с периодичностью 1 раз в 5-10 лет и (2) тестовые участки непрерывного интенсивного уровня мониторинга для оценки потоков соединений углерода: обменные потоки парниковых газов между атмосферой и экосистемами, эмиссия парниковых газов из почв в атмосферу, вынос соединений углерода с почвенными водами. Карбоновые полигоны, организуемые Министерством науки и высшего образования РФ, предлагается включить в сеть интенсивного уровня.
Оптимальное сочетание возможностей дистанционного зондирования из космоса, методов математического моделирования и репрезентативных данных наземных наблюдений позволит восстановить ретроспективную динамику бюджета углерода в лесах (а в перспективе и в других наземных экосистемах), разработать необходимые методические и технологические решения для ежегодного мониторинга его параметров в масштабах всей страны с беспрецедентным уровнем полноты, достоверности, пространственной детальности. Это, в свою очередь, создаст надежную информационную основу для полной и объективной оценки поглощения парниковых газов лесами и другими наземными экосистемами, позволит осуществлять подготовку верифицированных данных для формирования национальной отчетности и обеспечит научно-информационную поддержку участия Российской Федерации в международных соглашениях по климату.
Разработка системы позволит обеспечить не только полномасштабный мониторинг бюджета углерода в лесных и других наземных экосистемах России, но и даст возможность осуществлять сценарное моделирование влияния различных вариантов управления лесами (охрана от пожаров и защита лесов, восстановление и выращивание лесов, др.) на бюджет углерода лесных и других наземных экосистем, и возможности поглощения ими парниковых газов.
Исследования и разработки ведутся при поддержке гранта Российского научного фонда № 19-77-30015 с использованием возможностей ЦКП «ИКИ-Мониторинг» (Лупян и др., 2019).