ЛАБОРАТОРИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КЛИМАТИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В ЯКУТСКОМ СЕКТОРЕ КРИОЛИТОЗОНЫ

Молодежная лаборатория исследования климатически активных веществ в якутском секторе криолитозоны (ранее известная как лаборатория экологии атмосферы) Федерального исследовательского центра «Якутский научный центр СО РАН» занимается изучением климатически активных веществ, таких как углекислый газ (СО2), метан (СН4), черный углерод (ЧУ), угарный газ (СО), диоксид азота (NO2) и другие, в условиях арктических и субарктических регионов.

Основные направления исследований

  1. Мониторинг массовых концентраций климатически активных веществ:
  2. углекислый газ (СО2), метан (СН4), черный углерод (ЧУ), угарный газ (СО), диоксид азота (NO2)
  3. анализ их пространственно-временного распределения и влияния на климатические процессы
  4. Исследование приземно-атмосферных процессов:
  5. выявление связей между климатически активными веществами и экстремально погодными явлениями, такими как лесные пожары и деградация многолетней мерзлоты.

Методы исследований

  • Непрерывный мониторинг на станции «Спасская падь»
  • Самолетные и наземные исследования
  • Математическое моделирование для анализа и прогнозирования изменений климата

Основные результаты

  • Установлены межгодовые и сезонные вариации концентраций СО2, ЧУ и др.
  • Выявлены связи между увеличением частоты лесных пожаров и ростом концентрации климатически активных веществ, а также их воздействия на растительность
  • Разработаны рекомендации по улучшению системы мониторинга и прогнозирования климатических изменений в регионе

Значимость и перспективы

Лаборатория играет важную роль в мониторинге и анализе климатически активных веществ в якутском секторе криолитозоны, исследования способствуют пониманию динамики изменения концентраций климатически активных веществ и разработке стратегий по снижению антропогенного воздействия на окружающую среду.

В будущем лаборатория планирует расширить свои исследования и укрепить международное и межрегиональное сотрудничество в области изучения климатически активных веществ.

Приборная база

  1. Измерительный блок по непрерывному мониторингу загрязнения атмосферы с автоматической системой обработки и сбора данных

Важнейший результат в 2022 году

Оценено воздействия лесных пожаров на динамику фотосинтеза березы повислой. Значения фотосинтетически активной радиации, устьичной проводимости, фотосинтеза при различных уровнях загрязнения воздуха ЧУ:

ПараметрЧУ, мкг/м3
0-0,10,1-1свыше 1
Фотосинтетически активная радиация, мкмоль/м²с456, p>0.05 not significant308, p<0.05 significant153, p<0.05 significant
Устьичная проводимость, ммоль/м2с0.064, p<0.05 significant0.044, p<0.05 significant0.023, p<0.05 significant
А, ассимиляция или фотосинтез, ммоль/м2с10.5, p<0.05 significant3.88, p<0.05 significant3.62, p>0.05 not significant

Важнейший результат в 2023 году

Получены данные годового наземного мониторинга массовой концентрации черного углерода, оксидов углерода и азота, озона в якутском секторе криолитозоны, в том числе в период активности природных пожаров. Сравнительный анализ шести совеременных климатических моделей показал, что среднемесячные значения массовой концентрации ЧУ в 2020-2022 годах модели GEOSCCM наиболее близки к фактическим данным непрерывного мониторинга. Влияние природных пожаров в летний сезон лучше описана в модели Hadgem2, что связано с большей расчетной эмиссией и длительностью времени осаждения, что хорошо согласовывается с сухим климатом Якутии. Зимние концентрации ЧУ лучше рассчитаны в CICERO, которая учитывает сезон года, широту, размеры частиц и атмосферные условия (14-16) при определении скорости осаждения.

Среднемесячные массовые концентрации черного углерода в приземном воздухе на лесной научной станции Спасская Падь в 2020-2022 гг. по данным мониторинга и климатическим моделям

Публикации

Публикации за 2022 год:

  1. Taketani F., Miyakawa T., Takigawa M., Yamaguch, M., Komazaki Y., Mordovskoi P., Takashima H., Zhu C., Nishino S., Tohjima Y. and Kanaya Y. Characteristics of atmospheric black carbon and other aerosol particles over the Arctic Ocean in early autumn 2016: Influence from biomass burning as assessed with observed microphysical properties and model simulations. Science of The Total Environment Volume 848, 20 November 2022, 157671. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.157671 (WoS, Q1)
  2. Tomshin O.A., Solovyev V.S. Features of the Extreme Fire Season of 2021 in Yakutia (Eastern Siberia) and Heavy Air Pollution Caused by Biomass Burning. 2022. Remote Sensing. https://doi.org/10.3390/rs14194980 (WoS, Q1)
  3. Карсанаев С.В. Эмиссия метана в растительных сообществах тундровых экосистем Севера Якутии / С.В. Карсанаев, Р.Е. Петров, Т.Х. Максимов // Экология урбанизированных территорий. – 2022. – № 1. – С. 59-64. (0.72 усл. печ. л.) — https://cyberleninka.ru/article/n/emissiya-metana-v-rastitelnyh-soobschestvah-tundrovyh-ekosistem-severa-yakutii/viewer (ВАК)
  4. Старостина А.Е., Мордовской П.Г Эмиссия черного углерода в Республике Саха (Якутия) по спутниковым данным FINN В 2016–2021 гг. X Евразийский симпозиум по проблемам прочности и ресурса в условиях климатически низких температур, посвященный 100-летию образования ЯАССР и 300-летию Российской Академии наук (12–16 сентября 2022 г., г. Якутск). – Электрон. текст. дан. (20,1 Мб). – Киров: Изд-во МЦИТО, 2022. DOI: 10.52376/978-5-907623-32-3
  5. Мордовской П.Г., Старостин Е.В., Неустроев А.А. Результаты мониторинга массовой концентрации черного углерода в атмосфере центральной Якутии в 2021 г. XXIX Конференция “Аэрозоли Сибири”, 22-25 ноября 2022 г., г. Томск.
  6. Томшин О.А., Соловьев В.С., Стародубцев В.С., Колтовской И.И., Мордовской П.Г. Вариации атмосферного аэрозоля и черного углерода, вызванные экстремальными пожарами в Якутии в 2021 г. XXIX Конференция “Аэрозоли Сибири”, 22-25 ноября 2022 г., г. Томск.
  7. Томшин О.А., Соловьев В.С.        Анализ катастрофических лесных пожаров и параметров атмосферы в Якутии в 2021 г. Международная конференция и школа молодых ученых по измерениям, моделированию и информационным системам для изучения окружающей среды: ENVIROMIS-2020, г. Томск, 12-17 сентября 2022 г.     
  8. Томшин О.А., Соловьев В.С.        Пространственно-временная динамика лесных пожаров и параметров атмосферы в Якутии в 2021 г. XXVIII Международный симпозиум «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы», г. Томск, 4-8 июля 2022 г.           

Публикации за 2023 год:

  1. Kinase T., Taketani F., Takigawa M., Zhu C., Kim Y, Mordovskoi P., Kanaya Y. Long-term observations of black carbon and carbon monoxide in the Poker Flat Research Range, central Alaska, with a focus on forest wildfire emissions // EGUsphere. – 2023. – V. 2023. – P. 1-25. – DOI. org/10.5194/egusphere-2023-2764.
  2. Liang M., Sugimoto A., Tei S., Takano S., Morozumi T., Shingubara R., Murase J., Maximov T.C. Arctic Plant Responses to Summer Climates and Flooding Events: A Study of Carbon and Nitrogen-Related Larch Growth and Ecosystem Parameters in Northeastern Siberia // Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. – 2023. – V. 128 (10). – DOI. 10.1029/2022JG007135. – IF. 5,1. – Q1.
  3. Васильева С.А., Стародубцев В.С. Исследование динамики концентрации метана над послепожарными территориями в Якутии по данным спектрометра TROPOMI // Региональные проблемы дистанционного зондирования Земли: материалы X Междунар. науч. конф. – Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2023. – С. 168-171.
  4. Томшин О.А., Соловьев В.С., Стародубцев В.С., Колтовской И.И., Мордовской П.Г. Измерения концентрации PM2.5 во время лесных пожаров в Якутии с помощью портативного газоанализатора и БПЛА (устный онлайн доклад) // XXX Конференция «Аэрозоли Сибири», г. Томск, 28 ноября – 1 декабря 2023 г. https://symp.iao.ru/ru/sa/30/i1
  5. Томшин О.А., Соловьев В.С., Стародубцев В.С., Колтовской И.И., Мордовской П.Г. Измерения концентрации PM 2.5 во время лесных пожаров в Якутии с помощью портативного газоанализатора и БПЛА // Аэрозоли Сибири. Юбилейная XXX конференция: Тезисы докладов [Электронный ресурс]. – Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2023. – С. 40.
  6. Стародубцев В.С., Мордовской П.Г. Первичные результаты исследования вариаций атмосферного метана в Якутии по данным спектрометра TROPOMI // Вторая региональная летняя школа молодых ученых-космофизиков, посвященная 50-летию радиофизических наблюдений на полигоне «Ойбенкёль» / г. Якутск (4-5 августа 2022): сборник трудов. – Якутск: ИЦ НБ РС (Я). – 2023. –  С. 175-180.

Публикации за 2024 год:

  1. Мордовской П.Г., Максимов Т.Х., Григорьев М.Р., Старостин Е.В., Неустроев А.А. ВЛИЯНИЕ ПОВЫШЕННЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЧЕРНОГО УГЛЕРОДА В АТМОСФЕРЕ НА ФОТОСИНТЕЗ В ЛИСТЬЯХ БЕРЕЗЫ ПЛОСКОЛИСТНОЙ (BETULA PLATYPHYLLA SUKAC.) В ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЯКУТИИ // Биосфера. 2024. Т. 16. № 1. С. 30-35. (ВАК К1; РЦНИ УБС4)
  2. Takeshi Kinase, Fumikazu Taketani, Masayuki Takigawa, Chunmao Zhu, Yongwon Kim, Petr Mordovskoi, Yugo Kanaya. Long-term observations of black carbon and carbon monoxide in the Poker Flat Research Range, central Alaska, with a focus on forest wildfire emissions // Atmospheric Chemistry and Physics. 2025. Vol. 25, № 1. P. 143–156. doi.org/10.5194/acp-25-143-2025. (WoS, Q1)
  3. See C.R. et al. Petrov R. Decadal increases in carbon uptake offset by respiratory losses across northern permafrost ecosystems // Nature Climate Change. 2024. Vol. 14, № 8. P. 853–862. doi.org/10.1038/s41558-024-02057-4. (WoS, Q1)
  4. Starostin E., Mordovskoi P., Maximov T.. Black carbon monitoring in Central Yakutia // PAWCs International Symposium. Pan-Arctic Water-Carbon Cycles. Nagoya, Japan. 4–7 March, 2024. P.7. https://nuss.nagoya-u.ac.jp/s/BL3rbJTJ3aWjxoo
  5. Томшин О.А., Соловьев В.С., Стародубцев В.С., Колтовской И.И., Мордовской П.Г. Анализ многолетних трендов атмосферных аэрозолей в Сибири по данным ДЗЗ и реанализа / Аэрозоли Сибири. XXXI конференция: Тезисы докладов. — Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2024. С. 39-40. – 1 CD-ROM.
  6. Стародубцев В.С., Васильева С.А. Особенности вариаций метана по данным TROPOMI и наземных измерений в азиатской части России / Региональные проблемы дистанционного зондирования Земли: материалы XI Междунар. науч. конф. – Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2024. С. 230-234.
  7. Grigorev M.R., Maximov T.Ch., Maksimov A.P. The influence of forest fires on the photosynthesis of Asian white birch in Central Yakutia // PAWCs International Symposium. Pan-Arctic Water-Carbon Cycles. Nagoya, Japan. 4–7 March, 2024. P.2. https://nuss.nagoya-u.ac.jp/s/BL3rbJTJ3aWjxoo
  8. Petrov R., Karsanaev S., Maximov T. Carbon dioxide exchange dynamics in tundra ecosystems under climate change // PAWCs International Symposium. Pan-Arctic Water-Carbon Cycles. Nagoya, Japan. 4–7 March, 2024. P.3. https://nuss.nagoya-u.ac.jp/s/BL3rbJTJ3aWjxoo

Базы данных:

  1. Мордовской П.Г., Неустроев А.А,, Старостин Е.В., Максимов Т.Х. Массовые концентрации черного углерода в воздухе на лесной научной станции «Спасская падь» (г. Якутск) в 2018-2023 гг.// Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2025620088.
  2. Васильева С.А., Стародубцев В.С., Соловьев В.С. Пространственно-временное распределение атмосферного метана над азиатской частью России // Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2024624256.           
  3. Максимов Т.Х., Петров Р.Е., Карсанаев С.В. УГЛЕКИСЛОТНЫЙ ГАЗООБМЕН ЛИСТВЕННИЧНЫХ ЛЕСОВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЯКУТИИ НА СТАНЦИИ «СПАССКАЯ ПАДЬ» ЗА 2023 ГОД // Свидетельство о регистрации базы данных RU 2024624263.

СОТРУДНИКИ

в.н.с., к.т.н. Мордовской Петр Григорьевич

г.н.с., д.б.н., Максимов Трофим Христофорович

м.н.с., к.б.н., Петров Роман.Егорович.

м.н.с. Старостин Егор Вячеславович

м.н.с. Григорьев Марат Робертович

инженер-исследователь Неустроев Ариан Александрович

инженер-исследователь Алексеева Александра Васильевна

Прокрутить вверх