КАРТОЧКА
ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер 19-77-30012
НазваниеСмарт технологии мониторинга, моделирования и оценки экосистемных сервисов зеленой инфраструктуры и почв для поддержки принятия решений в сфере устойчивого развития городов на фоне глобальных изменений
РуководительВасенев Вячеслав Иванович, Кандидат биологических наук
Прежний руководитель Valentini Riccardo , дата замены: 28.11.2022
Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы", г Москва
| Период выполнения при поддержке РНФ | 2019 г. - 2022 г. | , продлен на 2023 - 2025. Карточка проекта продления (ссылка) |
Конкурс№33 - Конкурс 2019 года по мероприятию «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.
Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-711 - Геоэкология и природопользование
Ключевые словаУрбанизация; качество жизни в городах; интернет вещей; углеродный баланса; водный баланс; изменения климата и климатические адаптации; городские почвы; городской остров тепла; городское фермерство; экосистемные сервисы и диссервисы; загрязнение почв и ремедиация загрязненных почв; рекомендации по оптимальному использованию; большие данные; машинное обучение; решения в сфере рационального природопользования
Код ГРНТИ87.03.15
СтатусУспешно завершен
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Начало 21-го века отмечено интенсификацией глобальных социальных, экономических и экологических проблем, среди которых рост населения, урбанизация и климатические изменения представляют особую актуальность. Согласно прогнозам ООН население планеты уже к 2050 году увеличится до 9 млрд. человек, около 80% из которых будут проживать в городах (FAO, 2013; UN, 2017). Современный мегаполис характеризуется колоссальной концентрацией населения, техники и связанных с ними потоков веществ и энергии на единице площади, не имеющих аналогов в природных экосистемах. Природные компоненты городской среды, от которых напрямую зависит здоровье населения, безопасность и комфортность проживания в мегаполисе, испытывают при этом крайне высокую степень антропогенной и техногенной нагрузки, вплоть до полного исчезновения или значительной потери присущих им экологических функций и сервисов. В связи с глобальными антропогенными изменениями климата и локальными техногенными явлениями в мегаполисе возрастает вероятность катастроф и неблагоприятных явлений, скорость прироста которых для территории РФ за последние годы оценивается по данным Росгидромета в 5-7% в год .
Устойчивое развитие городов - одна из приоритетных задач человечества на ближайшее будущее, нашедшая отражение в программе ООН (UN, 2015), национальных и региональных стратегиях (EU, 2014), международных консорциумах и программах (С 40 Alliance, U.S. Mayors Climate Protection Agreement). Устойчивое развитие городов подразумевает рациональное использование городского природного капитала (urban nature capital) и максимизацию городских экосистемных сервисов – экологических и социально-экономических благ, которые жители могут получить от городских экосистем. Почвы и зеленые насаждения играют определяющую роль в устойчивом функционировании урбоэкосистем и выполняют важнейшие экосистемные сервисы: депонирование углерода, формирование микроклимата, снижение загрязнения и запыленности атмосферного воздуха, контроль водного баланса, а также обеспечивают рекреационные, образовательные, культурные и эстетические сервисы. В свою очередь, неблагоприятное состояние и неоптимальное использование компонентов урбоэкосистем сопряжено с высокими рисками. Так, загрязненные и деградированные городские почвы являются важным источником проникновения тяжелых металлов, тонкой пыли и патогенов в организм человека. Ослабленные деревья подвержены высокой ветровальности, что на фоне вероятных для города экстремальных погодных явлений сопряжено со значительными рисками для жизни и здоровья людей. Объективный анализ экосистемных сервисов городской зеленой инфраструктуры и почв, а также оценка потенциальных экологических и социально-экономических рисков от их нерационального использования – важнейшая информация для развития и управления современным городом.
Несмотря на то, что значительный потенциал городского природного капитала не ставится под сомнение, отсутствуют общепринятые и доступные технологии мониторинга, количественной и качественной оценки экосистемных сервисов городских почв и зеленых насаждений с учетом их высокого пространственно-временного разнообразия. Этот пробел в научных знаниях приводит к недооценке роли урбоэкосистем в глобальных и региональных процессах, а также серьезно ограничивает возможности внедрения фундаментальных знаний о городском природном капитале в практику создания, содержания и ухода за зелеными насаждениями, экологической оценки и нормирования, городского планирования и развития. Городские почвы и зеленые насаждения принципиально отличаются от естественных аналогов по условиям формирования и функционирования. Они существуют в условиях постоянного антропогенного воздействия, контрастной техногенной нагрузки и меняющихся климатических условий, что несомненно сказывается на их свойствах, функциях, и, в конечном итоге, на обеспечиваемых экосистемных сервисах. Состояние городских почв и зеленых насаждений отличается высокой динамикой и неоднородностью. Выявление нормальных сезонных трендов и экстремальных отклонений параметров их состояния – необходимая основа экологического мониторинга современного города.
Традиционные методы мониторинга не позволяют оценивать состояние городских почв и зеленых насаждений с пространственно-временным разрешением, необходимым для диагностики стрессовых ситуаций и оперативного принятия решений по управлению и развитию городской среды. Они преимущественно ориентированы на дорогостоящие стационарные лаборатории и сбор информации по небольшому числу постоянных опорных точек. В них фактически отсутствуют технологии массового контроля состояния почв и зеленых насаждений, а также параметров их функционирования. Динамичные режимы городских почв (водно-воздушный, температурный, солевой, кислотно-щелочной, биологическая активность) и растительности (прирост, транспирация, дыхание), имеющие первостепенное значение в определении их экологических функций и сервисов в городской практике, фактически не контролируются как из-за недостатка технологических разработок по автоматизированному сбору информации, так и по причине отсутствия надлежащей критериально-нормативной базы для их оценки. Для решения этой задачи необходимы принципиально новые, экономически доступные смарт-технологии экспрессного мониторинга, моделирования и оценки нормативного качества и экосистемных сервисов жизненно-важных компонентов городских экосистем.
Предлагаемый проект ориентирован на решение следующих задач: 1) разработка смарт технологий (экспресс-сенсоры, интернет вещей, анализ больших данных, машинное обучение) для мониторинга и оценки состояния, функций и сервисов городских почв и зеленых насаждений с учетом их пространственной неоднородности, временной динамики и антропогенной нагрузки; 2) моделирование влияния городского мезоклимата на состояние городской зеленой инфраструктуры и прогнозирование изменения городских экосистемных сервисов для различных климатических сценариев; 3) применение междисциплинарных подходов для оценки городского природного капитала и интерпретации полученных данных для поддержки принятии решений широким кругом пользователей (горожане, проектировщики, управленцы).
Основным объектом исследования станет Московский мегаполис – один из крупнейших центров урбанизации в Европе. Особый интерес для изучения представляет Новая Москва – территория, присоединенная к городу в 2012 г., на которой в настоящее время происходит интенсивная урбанизация. Для оценки влияния географического положения, структуры и истории поселения на городские экосистемные сервисы, будут проводиться сравнительные исследования Москвы с малыми городами и городами, расположенными в других климатических зонах (Мурманск, Апатиты, Пущино, Курск, Ростов-на-Дону). Воспроизведение апробированных для Москвы технологических решений для других городов (малые города, города высоких широт) позволит сопоставить природный капитал городов с различной историей и географией и оценить перспективу внедрения смарт технологий в управление и развитие городов с различными социально-экономическими условиями. Разработанные технологии и полученные с их помощью результаты позволят населению получать общедоступную, достоверную и оперативную информацию об экологическом состоянии жизненно-важных объектов окружающей среды в конкретном месте проживания, обеспечат информационно-методическую основу для принятия решений в сфере управления городской средой и устойчивого развития. Применение технологий интернета вещей для задач экологического мониторинга, проектирования и планирования, позволит создать новое научно-технологическое направление, актуальность которого со временем будет возрастать по мере продолжающейся урбанизации.
Ожидаемые результаты
Реализация проекта будет осуществляться в шесть этапов, каждый из которых позволит получить как фундаментальные научные результаты мирового уровня, так и прикладные решения, готовые к внедрению в практике экологического мониторинга и экспресс -оценки экологического состояния компонентов городских экосистем.
1-й этап. «Разработка инструментальный набор (toolkits) экспресс мониторинга»
Будут разработаны специализированные наборы инструментов (toolkits), включающие наиболее современные технологии экспресс-мониторинга интегральных параметров состояния почв и зеленых насаждений, обработки и передачи данных. В частности, будут использованы преимущества неразрушающих методов экспресс-анализа и интегральных характеристик. Примерам конкретных технологий могут быть мобильные потенциоментры-кондуктометры для оценки засоления, портативные XRF и XRD спектрометры для оценки загрязнения, гидротермические сенсоры непрерывного наблюдения для оценки почвенных режимов, методы микротомографии для 3-D моделирования почвенной матрицы, ноу-хау устройства Tree Talker для мониторинга состояния зеленых насаждений, мультисубстратное тестирование для оценки микробиологической активности, ИК анализаторы для оценки эмиссии парниковых газов, 5G и Lora технологи для сбора и передачи данных. Выбранные технологии будут доработаны для максимально эффективного использования в условиях города с учетом разнообразия характеристик городских почв и зеленых насаждений. Оценочные шкалы измеряемых показателей будут откалиброваны по данным традиционных методов количественного анализа.
Фундаментальные научные результаты:
1.1. Аналитический обзор экспрессных, интегральных и не разрушающих технологий мониторинга и оценки почв и растений, перспективных для использования в условиях города.
1.2. Обоснованный перечень параметров состояния городских почв и зеленых насаждений и индикаторов для их экспресс-мониторинга и оценки.
1.3. Обоснованный перечень индикаторов для оценки экосистемных сервисов городских почв и зеленых насаждений.
1.4. Калибровочные графики и шкалы оценки результатов экспрессных, интегральных и не разрушающих индикаторов по традиционным данным количественного анализа для широкого диапазона факторов (гранулометрический состав почв, возраст и порода растений) с учетом особенностей региона обследования, в том числе
- лабораторная адаптация XR технологий к гетерофазным объектам с известной влажностью и плотностью (объемом);
- анализ гетерофазных пористых сред нелинейных зависимостей активности ионов и электропроводности от массовой доли влаги пересчетом данных на стандартное состояние по методу последовательных разбавлений;
- оценка водоудерживающей способности, доступности и подвижности влаги, недостатка воды и воздуха, критических состояний (фазовых переходов) в гетерофазных пористых средах разной дисперсности;
- анализ межфазных взаимодействий газов в биологически-активных трехфазных пористых средах и 3D модели биологической активности в зависимости от контролирующих переменных факторов температуры и влажности почвогрунтов
Прикладные результаты:
1.5. Модифицированные измерительные устройства (доработанная версия Tree Talker с расширенным перечнем индикаторов) и специализированные инструментальные наборы для экспресс-мониторинга, адаптированные для решения конкретных задач (оценка загрязнение почв, диагностика заболевания растений и др.), включая инструкции по эксплуатации и обучающие материалы.
1.6. Технология экспрессной экологической оценки массовой доли химических элементов, включая тяжелые металлы 1,2 класса опасности в образцах гетерогенных трехфазных дисперсных сред с использованием XR и/или лазерной диагностики.
1.7. Технология экспрессной экологической тест-оценки содержания легкорастворимых солей, включая нитраты и актуальной кислотности в образцах гетерогенных трехфазных дисперсных сред с использованием портативных потенциометров-кондуктометров.
2-й этап. «Апробация технологий на экспериментальных участках (open lab)»
Апробация технологий in situ на экспериментальной площадке позволит детально изучить факторы внутренней неоднородности, суточной и сезонной динамики наблюдаемых параметров состояния зеленых насаждений и почв в условиях города.
Фундаментальные научные результаты:
2.1. Базы данных параметров экологического состояния почв и зеленых насаждений с анализом факторов внутреннего разнообразия.
2.2. Анализ суточной и сезонной динамики параметров состояния почв (гидротермический режим, эмиссия парниковых газов) и зеленых насаждений (сокотечение, прирост биомассы, вертикальная устойчивость, фотосинтетическая активность).
2.3. Анализ потоков тепла, воды и веществ в системе почва-растение-атмосфера, в том числе с использованием методов турбулентных пульсаций и изотопного мечения, анализ футпринта.
2.4. Сопоставление данных наземных наблюдений (почвенные данные, измерения на уровне дерева) и дистанционных данных (спутниковые снимки и БПЛА) для дальнейшей верификации.
Прикладные результаты:
2.5. Технология экспрессной репрезентативной оценки загрязнения городских почвогрунтов тяжелыми металлами 1,2 класса опасности в полевых условиях (in situ) с учетом пространственного варьирования и вертикальной анизотропии.
2.6. Методические рекомендации по комплексному многоуровневому экологическому мониторингу антропогенно-измененных экосистем.
2.7. Технология экспресс-оценки (мониторинга) температурного и водно-воздушного режима почвогрунтов и физически-обоснованная система нормативов к ней.
2.8. Технология синхронной экологической оценки дыхания (биологической активности) почвогрунтов и их биодеструкторного ремедиационного потенциала с использованием портативных ИФК и электрохимических анализаторов.
2.9. Принцип создания экспозиционной экспериментальной площадки открытого типа (Open Lab), позволяющего проводить тестирование и апробацию технологий в условиях города, а также представление и продвижение технологий для широкого круга потенциальных пользователей и повышения интереса горожан к экологической тематике и проблематике.
3-й этап. «Создание сети Smart Urban Nature (SUN)»
Создание мобильной лаборатории на базе апробированных технологий и подходов. Интеграция мобильной лаборатории и стационарных пунктов мониторинга в полномасштабную сеть Smart Urban Nature (SUN), отражающую структуру города, историческое и функциональное зонирование. В Москве в качестве основы будет использована опорная сеть ГПБУ «Мосэкомониторинг», что обеспечит максимальную представительность и позволит сопоставить результаты с накопленными ранее данными мониторинга.
Фундаментальные научные результаты:
3.1. База данных нормальных (допустимых) и экстремальных значений состояния зеленых насаждений (скорость сокодвижения, прироста диаметра, вегетационные индекс, вертикальная устойчивость) г. Москва с учетом пород, возраста и антропогенной нагрузки.
3.2. База данных и картосхема параметров состояния почв г. Москва (в том числе, база данных ГПБУ «Мосэкомониторинг», актуализированная по данным динамических параметров почвенного функционирования).
3.3. Оценка факторов, влияющих на экологическое состояние зеленых насаждений и почв в Московском мегаполисе (степень запечатанности, траспортная сеть, концентрация промышленных предприятий, история землепользования для Новой Москвы).
3.4. Карта комплексной экологической благоприятности г. Москвы (в том числе, уточнение рейтинга экологической безопасности районов г. Москвы).
3.5. Сравнительный анализ отдельных параметров состояния городских почв и зеленых насаждений для экспериментальных участков городов Мурманск, Апатиты, Пущино, Курск, Ростов-на-Дону для оценки влияния размера города и его географического положения.
Прикладные результаты:
3.6. Мобильный лабораторный комплекс для осуществления услуг в области экологической оценки и альтернативной экологической экспертизы качества жизненно-необходимых компонентов городской среды Московского мегаполиса.
3.7. Сеть комплексного экологического мониторинга Московского мегаполиса Smart Urban Nature (SUN).
3.8. Рекомендации для адаптации мобильного лабораторного комплекса и сети экологического мониторинга для Мурманска, Апатит, Пущино, Курска, Ростова-на-Дону с выявлением отличительных черт и ограничивающих факторов (другие приоритетные экологические проблемы, финансовые ограничения и др.)
4-й этап. «От мониторинга экологического состояния к оценке экосистемных сервисов»
Качественная и количественная (в том числе, монетарная) оценка экосистемных сервисов городских почв и зеленых насаждений по данным мониторинга в границах экспериментальных участков и на уровне города.
Фундаментальные научные результаты:
4.1. Экономическая оценка экосистемных сервисов зеленых насаждений и городских почв на различных пространственных уровнях (от экспериментального участка до города) с использованием комплексов методов (анализ затрат и выгод, оценка ущерба, утраченная стоимость, готовность платить).
4.2. Оценка социальной значимости городской зеленой инфраструктуры (рекреационные, образовательные, культурные сервисы) по данным экспертных интервью и интернет-опросов различных категорий пользователей.
4.3. Многокритериальный анализ принятия решений для оценки потребности и характеристик (направление, частота обновление, формат) экологической информации для принятия решений в сфере устойчивого развития городской среды на различных уровнях (рекомендации по созданию и содержанию зеленых насаждений, городское планирование и др.)
Прикладные результаты:
4.4. Методика анализа экономических и социальных рисков и преимуществ проектов создания, реконструкции и развития объектов зеленой инфраструктуры (например, перспективы и сложности реализации проектов сити-фермерства в Московском мегаполисе).
4.5. Адаптация моделей оценки экосистемных сервисов зеленых насаждений (например, модели i-tree) для условий Москвы и других городов, исследуемых в рамках проекта.
5-й этап. «Климатические аспекты функционирования и развития городской зеленой инфраструктуры»
Анализ сезонной динамики параметров состояния, функций и экосистемных сервисов городских почв и зеленых насаждений. Прогнозное моделирование изменения городских экосистемных сервисов для различных сценариев.
Фундаментальные научные результаты:
5.1. Оценка факторов пространственно-временной неоднородности мезоклимата в Московском мегаполисе и их влияния на экосистемные сервисы городской зеленой инфраструктуры.
5.2. Оценка влияния климатического фактора на экосистемные сервисы городской зеленой инфраструктуры на основе сопоставления данных, полученных для городов, расположенных в различных климатических поясах (Мурманск, Апатиты, Москва, Пущино, Курск, Ростов-на-Дону).
5.3. Анализ возможности адаптации глобальных климатических моделей для условий мегаполиса.
Прикладные результаты:
5.4. Прогнозирование влияние экстремальных погодных явлений в изучаемых городах на экосистемные сервисы городской зеленой инфраструктуры.
5.5. Анализ изменений экосистемных сервисов городской зеленой инфраструктуры для различных климатических сценариев и сценариев урбанизации (например, для планов реновации Москвы и существующего генплана застройки Новой Москвы).
6-й этап. «Разработка и продвижение программного обеспечения, ориентированного на различные категории пользователей»
Разработка линейки программного обеспечения и продуктов различного уровня для распространения получаемых данных мониторинга и оценок экосистемных сервисов и их интерпретации в формате, адаптированном для различных категорий пользователей.
Фундаментальные научные результаты:
6.1. Применение методов машинного обучения и анализа больших данных для оценки динамики состояния зеленых насаждений и выявления экстремальных ситуаций.
6.2. Изучение возможности оперативного использования принципов гражданской науки (citizen science) для корректировки и актуализации оценок состояния городских почв и зеленых насаждений и экосистемных сервисов городской зеленой инфраструктуры.
Прикладные результаты:
6.3. Тематические ГИС (суммарное загрязнение почв; ветровальная устойчивости зеленых насаждений; вероятность температурных аномалий и т.п.).
6.4.Мобильные приложения (Smart Urban Tree (версии для жителей, компании по озеленению и уходу за зелеными насаждениями, МЧС), Smart Urban Soil (аналитика данных по загрязнении почв, оперативное моделирование почвенных режимов, обучающие модули по почвенному здоровью и функциям почв) , Smart Urban Climate (актуальный прогноз погоды с учетом особенностей городского мезоклимата; оценка индексов климатической комфортности).
6.5. Информационная аналитическая система «Экологический паспорт земельного участка» для оперативной оценки экологического состояния почв, оценки ущерба от загрязнения и использования некачественных почвогрунтов, поддержки принятия решений по ремедиации и рекультивации.
6.6. Web-портал Smart Urban Nature (SUN), объединяющий он-лайн версии указанных выше продуктов, обеспечивающий продвижение результатов и расширение области применения результатов проекта с регионального до глобального.
Все инновационные технологические разработки, используемое и предлагаемое приборное обеспечение, а также планируемые результаты полностью соответствуют мировому уровню исследований, а в ряде случаев (например, технологии неразрушающей диагностики массовой доли химических элементов применительно к распределенным гетерофазным пористым средам переменной влажности, технологии мониторинга и нормативы оценки почвенных режимов функционирования, регуляторной газовой функции почв по отношению к городской атмосфере) существенно опережают его. Научная значимость результатов состоит в развитии фундаментальной теории организации, функционирования и устойчивости урбаногенных ландшафтов и их компонентов в условиях повышенной антропогенной и техногенной нагрузки и глобальных климатических изменений. Практическая значимость и ожидаемая востребованность разработок в экономике города и социальной сфере состоят в получении принципиально новых, не имеющих аналогов, инновационных технологий, позволяющих сделать анализ жизненно-важных компонентов городской среды и продуктов потребления в мегаполисе, массовым, репрезентативным, экономически-выгодным и доступным для городского населения.
Логическим продолжением проекта станет появление в городах новых сервисов, основанных на разработанном приборном и технологическом обеспечении и осуществляющих на общедоступной для населения основе независимую экологическую экспертизу компонентов городской среды (почвогрунтов, растительности, воды, воздуха), и продуктов потребления. Такие сервисы могли бы дополнить действующую в столичном мегаполисе сеть коммерческих медицинских лабораторий (Гемотест, Invitro и т. д.), позволяя населению получать информацию не только о состоянии здоровья, но и об основных экологических факторах в мегаполисе и каждодневно потребляемым продуктам, от которых напрямую зависят здоровье, комфортность и продолжительность жизни. Наряду с высоким общественным резонансом и потенциальной востребованностью, эта мера позволит создать дополнительные рабочие места в городской инфраструктуре с привлечением и трудоустройством молодых специалистов в рамках специального образования по программе «Экология и природопользование».
Непосредственными индикаторами реализации проекта станут
- 52 статьи в Scopus/ WoS;
- 5 патентов на изобретение, полезную модель и программу для ЭВМ;
- проведение ежегодной международной летней школы «Monitoring, modeling and managing urban green infrastructure and soils» (3MUGIS.org);
- международная конференция Smart and Sustainable Cities (ssc-conf.org)
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Основная цель проекта №19-77-300-12 – изучение, разработка и адаптация смарт технологий мониторинга, моделирования и оценки экологического состояния и функционирования зеленой инфраструктуры для анализа ее роли в обеспечении качества жизни и устойчивого развития городов. Городские экосистемы отличаются высокой пространственно-временной неоднородностью, воздействием значительного количества экологических и социально-экономических факторов. В связи с разрабатываемые смарт технологии мониторинга и оценки городских экосистемных сервисов должны отвечать следующим критериям: 1) экспрессность и доступность, что обеспечивает большую выборку и высокую частоту наблюдений; 2) комплексность (интегральность); 3) интерпретация полученных результатов в виде экологических функций и экосистемных сервисов, понятных для потребителей (стейкхолдеров).
Первый год проекта был ориентирован на решение следующих задач: 1) анализ современного международного опыта мониторинга и оценки экосистемных сервисов городской зеленой инфраструктуры и условий его адаптации для России; 2) обзор и критический анализ существующих технологий, соответствующих указанным «смарт» критериям, и отбор технологий, имеющих потенциал использования в условиях городской среды; 3) калибровка и тестирование отобранных технологий в лабораторных и полевых условиях для разработки методик их адаптации под решения конкретных задач мониторинга и оценки состояния урбоэкосистем и их компонентов; 4) апробация технологий на экспериментальных участках площадках (case studies).
Анализ экосистемных сервисов (услуг) – широко распространенный в мировой практике подход к эколого-экономической оценке взаимодействия человека и окружающей среды. В России, тем не менее, городские экосистемные сервисы остаются практически не изученными. Проведенный обзор показал дефицит локальных данных и региональных моделей для оценки городских экосистемных сервисов, а соответственно подчеркнул актуальность разработки и адаптации технологий по сбору таких данных. На основании проведенного обзора был выбран ряд смарт технологий, имеющих высокий потенциал применения для задач проекта, в том числе, технологии неразрушающего и экспресс-мониторинга состояния городских почв (Vis-NIR и XRF спектрометрия, кондуктометрия), зеленых насаждений (устройства Tree Talkers, дистанционное зондирование), гидротермических условий (iButton). Калибровка и тестирование выбранных технологий была реализована в виде серии экспериментов в лабораторных и полевых условиях, результатами которых стали калибровочные шкалы, уравнения, коэффициенты, а также методические рекомендации по применению технологий с учетом специфики городской среды и отдельных компонентов
В результате экспериментов автономные гидротермические датчики (DS1922, DS1923) были откалиброваны по стандартным условиям (температура замерзания воды, давление водного пара над насыщенными растворами солей). С помощью откалиброванных датчиков было изучено влияние засоления антигололедными средствами на смещение температуры фазового перехода в различных типах почвогрунтов их компонентов. Тестирование и калибровка Vis-NIR (стационарный) и XRF (портативный) спектрометров для определения содержания тяжелых металлов (Cu и Pb) в гомогенных и гетерогенных образцах различной влажности подтвердили хорошую сходимость результатов экспресс-оценки с расчетными и референсными (ICP) значениями. В то же время дополнительные эксперименты запланированы для уточнения влияния таких факторов как гранулометрический состав и засоление на точность результатов, а также для адаптации методик экспресс оценки к различным зональным почвами и относительно низким концентрациями металлов. Анализ методов и перечня микробных индикаторов на основе разработанных критериев показал, что наиболее подходящими для длительного и экстенсивного мониторинга городских почв являются: микробная биомасса, микробное дыхание, содержание гломалина, физиологический профиль микробного сообщества – CLPP, ферментативная активность (например, лакказа, β-глюкозидаза, лейцинаминопептидаза, фосфотаза, сульфатаза), интенсивность денитрификации и скорость биодеструкции органического вещества in situ. Апробация выбранных микробных индикаторов (микробная биомасса, микробное дыхание и CLPP), позволила определить степень их чувствительности и селективности при различных условиях и факторах. Выявлено, что доля углерода микробной биомассы в органическом углероде и микробное дыхание почв мегаполиса определяется его функциональным зонированием и подавляется избыточным содержанием фосфора и тяжелых металлов. Эти показатели наряду с физиологическими свойствами растений показали чувствительность к засолению почв. Выявлена также целесообразность мониторинга CLPP микробиома почвы наряду с диагностикой физиологического состояния зеленых насаждений в городе, регистрируемых Tree Talkers.
Апробация технологий была проведена на экспериментальных площадках в Московском мегаполисе. Наиболее комплексное исследование было проведено на территории площадки кампуса РУДН, организованной по принципу Open Lab. Анализ включал оценку состояния зеленых насаждений, статичных и динамичных параметров качества и здоровья почв, наблюдение функционированием зеленых насаждений с помощью устройств Tree Talkers и методов дистанционного зондирования, применение методов акустической экологии для оценки шумового загрязнения и качества звуковой среды. Для трех экспериментальных площадок (кампус РУДН, заказник «Петровско-Разумовский» и Репинский сквер на Болотной площади) была дана оценка климатической комфортности, проанализировано соотношение комфортных и дискомфортных периодов в открытой солнечным лучам и, напротив, затененной локациях. Любопытно, что из этих трех площадок относительно самой дискомфортной является район РУДН. По итогам проведенных экспериментов с ветровой моделью Envi-Met получены карты распределения скорости ветра в городской застройке в пределах экспериментальных участков. Для трех городских парков (Парка Горького, Нескучного сада и Зарядья) проведено тестирование и апробация экономических и социальных методов оценки культурных экосистемных сервисов. В основном к социально значимым услугам можно отнести рекреацию и туризм, эстетические ценности, чувство места и социальные отношения. Предложены рекомендации по разработке методологии оценки культурных экосистемных услуг с учетом необходимости включения результатов в комплексную оценку городских экосистемных услуг и в процессы принятия управленческих решений. Начата пилотны исследования на площадках за переделами Москвы, включая тестирование технологии Tree Talkers в Санкт-Петербурге и проведение рекогносцировочных исследований в Мурманске и Апатитах. Развитие этих направлений исследования определит задачи следующих этапов реализации проекта.
Публикации
1. Валентини Р., Белелли Л.М., Джанелль Д., Сала Д., Ярославцев А.М., Васенев В.И., Касталди С. New tree monitoring systems: from Industry 4.0 to Nature 4.0 Annals of silvicultural research, 43 (2), 84-88 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.12899/asr-1847
2. Васенев В.И., Ярославцев А.М., Васенев И.И., Демина С.А., Довлетярова Э.А. LAND-USE CHANGE IN NEW MOSCOW: FIRST OUTCOMES AFTER FIVE YEARS OF URBANIZATION Geography, Environment, Sustainability, - (год публикации - 2019)
3. Васененев В.И., Ченг Д., Пальцева А.А., Ромзайкина О.В., Сконоккия А., Алексеев А.А., Довлетярова Э.А. A comparative assessment of soil heavy metal pollution in three world megapolises: discrepancy in regulations and implications for management Heliyon, - (год публикации - 2020)
4. Иващенко К.В., Ананьева Н.Д., Васенев В.И., Сушко С.В., Селезнева А.Е., Кудеяров В.Н. Microbial C-availability and organic matter decomposition in urban soils of megapolis depend on functional zoning Soil and Environment, 38(1): 31-41 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.25252/SE/19/61524
5. Сушко С.В., Ананьева Н.Д., Иващенко К.В., Кудеяров Н.В. ЭМИССИЯ СО2, МИКРОБНАЯ БИОМАССА И БАЗАЛЬНОЕ ДЫХАНИЕ ЧЕРНОЗЕМА ПРИ РАЗЛИЧНОМ ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИИ ПОЧВОВЕДЕНИЕ, № 9, с. 1081–1091 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1134/S0032180X19090090
6. Дип М., Гроффман П.М., Блуин М., Эгендорф С.П.,Верньес А., Васенев В.И., Цао Д.Л., Уолш Д., Морин Т., Сере Ж. Constructed Technosols are key to the sustainable development of urban green infrastructure SOIL, - (год публикации - 2020) https://doi.org/10.5194/soil-2019-85
7. - Профессор РУДН предложил оценивать экологические услуги деревьев climate-forum.ru, 14.09.2019 (год публикации - )
8. - Peningkatan Polusi Udara Berdampak Demografis dan Epidemiologis krjogja.com, 03.07.2019 (год публикации - )
9. - Лесные профессии 21 века Первый канал — Санкт-Петербург, 04.12.2019, среда, 14:50 (год публикации - )
Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Второй год реализации проекта №19-77-300-12 был нацелен не решение критически важной задачи – перехода от тестовых лабораторных испытаний смарт технологий мониторинга, моделирования и оценки экологического состояния и функционирования почв и зеленых насаждений к их апробации в реальных условиях и для решения конкретных задач на экспериментальных участках городской зеленой инфраструктуры. Особую важность и интерес представляла разработка подходов применения полученных мониторинговых и экспериментальных данных для оценки экосистемных услуг (сервисов) городских почв и зеленых насаждений и адаптация этих подходов для широкого круга пользователей.
Основной подход, разрабатываемый для экспресс-оценки загрязнения почв тяжелыми металлами, основан на применении портативного рентген-флуоресцентного анализатора (pXRF). Для адаптации метода к реальным условиям гетерогенной почвенной среды (различный гранулометрический состав, содержание органического вещества, влажность) были продолжены и завершены эксперименты 1-го года по калибровке pXRF по стандартным лабораторным методам измерений на ICP MS и ICP OES.
Для этой цели проанализированы образцы почв различного уровня загрязнения, гранулометрического состава, содержания органического вещества и влажности, широкий диапазон концентрации тяжелых металлов в которых достигался как внесением расчетных доз, так и анализом почв антропогенных и техногенных территорий в Москве, Свердловской и Мурманской областях (всего более 250 образцов, от песка до торфа, концентрации поллютантов от 1 до 10 000 мг/кг). На основе общей базы данных разработаны калибровочные коэффициенты для почв в широком диапазоне концентраций тяжелых металлов и органического вещества. Установлено, что как для торфяных, так и для песчаных грунтов, концентрация металлов в пересчете на абсолютно сухую массу была обратно пропорциональна влажности образца. Отмечена положительная корреляция между содержанием легких элементов (LE) и органического углерода, что позволяет применять данный показатель в качестве индикатора или предиктора содержания органического вещества в образце почвы. Результаты сравнения пространственного анализа по данным pXRF и ICP подтвердили корректность используемых калибровочных коэффициентов, а в методическом плане показали, анализы с помощью pXRF должны проводиться минимум в 3 повторностях, учитывая ошибку измерений портативного прибора. Определено оптимальное время экспозиции прибора, равное 90 сек. Показана высокая сходимость данных при гомогенизации образцов и измельчении их до 2 мм, что исключает необходимость проведения ресурсозатратного измельчения до аналитической фракции менее 0.075 мм. Показано, что портативный XRF может быть использован для оценки пригодности земель для занятий сити-фермерством (https://indicator.ru/agriculture/uchenye-razrabotali-rekomendacii-dlya-gorodskikh-sadovodstv-19-04-2020.htm), пространственного анализа и картирования загрязнения городских и техногенных почв с выделением зон риска, а также для расчета многоэлементных индексов загрязнения с целью выявления категории загрязнения (https://nauka.tass.ru/nauka/8228111).
Для пространственного анализа и моделирования взаимного влияния зеленых насаждений и городского климата впервые для Московского региона был развернут и апробирован модельный комплекc ENVI-met и проведена проверка устойчивости результатов моделирования опасных скоростей ветра (на примере синоптической ситуации «московского урагана» 29 мая 2017 года) к неточности входных данных на примере направления ветра. Модель показала хорошую устойчивость при изменении направления на 10° в каждую сторону от исходного значения с шагом в 5°. Для трех экспериментальных площадок на территории Москвы выполнено моделирование и оценка тепловой комфортности (с горизонтальным разрешением 5х5 метров) в зависимости от типа озеленения. Проведены исследования суточной и сезонной динамики состояния зеленых насаждений с помощью технологии удаленного мониторинга Tree Talker (https://www.gazeta.ru/science/news/2020/08/18/n_14815879.shtml). Полученные пространственно-временные тренды стали основой для экспериментов по влиянию видового состава деревьев на скорость ветра на масштабе 5х5 метров. На основании полученных экспериментальных данных разработаны технологии оценки регулирующих экосистемных услуг в реальном времени по данным TreeTalker на примере тестовой площадки Репинский сквер (https://poisknews.ru/themes/ekologiya/derevya-s-bolotnoj-uluchshat-ekologiyu-moskvy/). Разработаны алгоритмы анализа культурных экосистемных услуг по данным социологических опросов и социальных медиа. На основе этих методик проведена оценка ряда регулирующих и культурных экосистемных услуг для серии экспериментальных территорий и реальных проектов ландшафтного планирования. Сопоставление монетарных оценок экосистемных услуг и данных о мероприятиях по уходу за зелеными насаждениями позволило на примере экспериментального участка кампуса РУДН оценить соотношения затрат и доходов от городской зеленой инфраструктуры.
Особое внимание уделено адаптации результатов мониторинга и оценки экосистемных услуг городской зеленой инфраструктуры для различных категорий пользователей. Для этого проанализированы примеры существующих цифровых платформ для целей разработки веб-портала и мобильных приложений по сбору, анализу и предоставлению информации об экологическом состоянии городской среды и экосистемных услуг, в том числе с применением методов гражданской науки. Разработанные подходы мониторинга, моделирования и оценки экосистемных услуг городских почв и зеленых насаждений стали основой для мобильных приложений SmartUrbanTrees и SmartUrbanClimate и ресурса http://heat2020.ru, что позволит расширить область практического использования результатов проекта для задач устойчивого развития городской среды (https://www.poisknews.ru/edu/professiya-volshebnik-landshaftnye-arhitektory-preobrazhayut-zhizn-megapolisov/).
Публикации
1. Ананьева Н.Д., Сушко С.В., Иващенко К.В., Васенев В.И. Soil Microbial Respiration in Subtaiga and Forest-Steppe Ecosystems of European Russia: Field and Laboratory Approaches Eurasian Soil Science, 53, 10, 1492–1501 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1134/S106422932010004X
2. Апонте У., Медина Х., Батлер Б., Мейер С., Корнехо П., Кузяков Я.В. Soil quality indices for metal(loid) contamination: An enzymatic perspective Land Degradation and Development, 31(17), 2700-2719 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1002/ldr.3630
3. Апонте У., Мели П., Батлер Б., Паолини Х., Матус Ф., Мерино К., Корнехо П., Кузяков Я.В. Meta-analysis of heavy metal effects on soil enzyme activities Science of the Total Environment, 737, 139744 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.139744
4. Брыкова Р.А., Иващенко К.В., Гавричкова О.В., Ромзайкина О., Демина С.А., Лепоре Э., Довлетярова Э.А. Effect of deicing salts on urban lawn components: a pot experiment Agrochimica, LXIV, 2 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.12871/00021857201917
5. Букин С.С., Фадеева И.А., Ярославцев А.М., Константинов П.И., Васенев В.И., Валентини Р. Assessment of the influence of various tree species and their parameters on the behaviour of wind flows in urban environments (on the example of the RUDN University campus, Moscow) IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, - (год публикации - 2020)
6. Васенев В.И., Слуковская М.В., Ченг Д., Пальцева А.А., Нельс Т. и другие Anthropogenic soils and landscapes of European Russia: Summer school from sea to sea—A didactic prototype Journal of Environmental Quality, 1-15 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1002/jeq2.20132
7. Ефросинин Д.В., Кочеткова И.А., Степанова Н.В., Ярославцев А.М., Самуйлов К.Е. The Fourier Series Model for Predicting Sapflow Density Flux based on TreeTalker Monitoring System NEW2AN/ruSMART 2020 proceedings, - (год публикации - 2020)
8. Иньхан С., Чэнь С., Чжэн С., Дэн Ш., Ху Я., Чжэн Ш., Хэ Сюнян, Ву Ц., Кузяков Я.В., Иронг С. Preferential uptake of hydrophilic and hydrophobic compounds by bacteria and fungi in upland and paddy soils Soil Biology and Biochemistry, 148, 107879 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2020.107879
9. Каковкина А.Г., Мартынова Ю.В., Константинов П.И. Web-based service for prediction of thermal comfort conditions in large administrative centers of the Russian Federation IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, - (год публикации - 2020)
10. Кислов А.В., Алексеева Л.И., Варенцов М.И., Константинов П.И. Climate Change and Extreme Weather Events in the Moscow Agglomeration Russian Meteorology and Hydrology, 45, 7, 498-507 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.3103/S1068373920070055
11. Корнейкова М.В., Никитин Д.А., Долгих А.В., Сошина А.С. МИКОБИОТА ПОЧВ ГОРОДА АПАТИТЫ (МУРМАНСКАЯ ОБЛАСТЬ) МИКОЛОГИЯ И ФИТОПАТОЛОГИЯ, 54, 4, 264-277 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.31857/S0026364820040078
12. Лю Ш., Ван Ц., Пу Ш., Благодатская Е., Кузяков Я.В., Разави Б.С. Impact of manure on soil biochemical properties: A global synthesis Science of the Total Environment, 745, 141003 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.141003
13. Матасов В.М., Белелли М.Л., Ярославцев А.М., Сала Д., Фареева О.С., Серегин И.А., Кастальди С., Васенев В.И., Валентини Р. IoT Monitoring of Urban Tree Ecosystem Services: Possibilities and Challenges Forests, 11,7, 775 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.3390/f11070775
14. Николаева Е.В., Коспанов А.А., Букин С.С., Константинов П.И. Microscale simulation of wind speed in urban areas during extreme weather events (case study of Moscow) IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, - (год публикации - 2020)
15. Пальцева А.А., Ченг Д., Эгендорф С.П., Гроффман П.М. Remediation of an urban garden with elevated levels of soil contamination Science of the Total Environment, 722, 137965 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.137965
16. Прудникова Е.В., Неаман А.А., Терехова В.А., Карпухин М.М., Воробейчик Е.Л., Сморкалов И.А., Довлетярова Э.А., Наварро-Вильярроэль К., Джиноккио Р., Пеньялоза П. Root Elongation Method for the Quality Assessment of Metal-Polluted Soils: Whole Soil or Soil-Water Extract? Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 20, 2294–2303 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1007/s42729-020-00295-x
17. Ромзайкина О.Н., Васенев В.И., Пальцева А.А., Кузяков Я.В., Неаман А.А., Довлетярова Э.А. Assessing and mapping urban soils as geochemical barriers for contamination by heavy metal(loid)s in Moscow megapolis Journal of Environmental Quality, - (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1002/jeq2.20142
18. Сян С., Лю Ц., Чжан Ц., Ли Д., Сюй Ч., Кузяков Я.В. Divergence in fungal abundance and community structure between soils under long-term mineral and organic fertilization Soil and Tillage Research, 196, 104491 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1016/j.still.2019.104491
19. Фино Э., Блази Э., Перуджини Л., Пеллис Г., Валентини Р., Чити Т. Is Soil Contributing to Climate Change Mitigation during Woody Encroachment? A Case Study on the Italian Alps Forests, 11(8), 887 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.3390/f11080887
20. Пальцева А.А., Неаман А.А. An Emerging Frontier: Metal(loid) Soil Pollution Threat Under Global Climate Change Environmental Toxicology and Chemistry, 1552-8618 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1002/etc.4790
21. - Деревья с Болотной улучшат экологию Москвы Поиск, 18.08.2020 (год публикации - )
22. - Пользу деревьев в парке Москвы изучили при помощи технологии Интернета вещей Газета.ru, 18.08.2020 (год публикации - )
23. - Ученые разработали рекомендации для городских садоводств Indicator, 19.04.2020 (год публикации - )
24. - Ученые разработали рекомендации для городских садоводств Газета.ru, 13.04.2020 (год публикации - )
25. - Эффективность традиционных методов очистки почв от токсичных металлов опровергли ТАСС Наука, 13.04.2020 (год публикации - )
26. - Профессия – волшебник. Ландшафтные архитекторы преображают жизнь мегаполисов Поиск News, 08.02.2020 (год публикации - )
27. - По газонам (не) ходить! Мурманский Вестник, 21.08.2020 (год публикации - )
Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Третий год в общей логике проект №19-77-300-12 был нацелен на переход на новый уровень интерпретации данных об экосистемных сервисах городской зеленой инфраструктуры, как пространственно (от локальных участков до уровня Московского мегаполиса), так и в контексте восприятия и востребованности результатов различными категориями пользователей. Если экосистемные услуги это в первую очередь инструмент коммуникации научных знаний и данных для принятия решений (оценка рисков, городское планирование, экологическое проектирование), то их анализ, оценка и моделирование, особенно в масштабе города, невозможно (а точнее, бесполезно) без понимания запроса конечного потребителя – ученого, политика, управленца. Работы 2021-года, таким образом, включали три укрупненных блока: 1). мониторинг экосистемных сервисов городской зеленой инфраструктуры на базе сети Smart Urban Nature; 2) интерпретация данных мониторинга экосистемных сервисов для различных целевых групп и практических задач и 3) применение результатов мониторинга и моделирования экосистемных сервисов для поддержки принятия решений в сфере устойчивого развития городской среды. Как и планировалось, основная часть исследований проводилась на уровне Московского мегаполиса. В то же время отдельные пилотные проекты были запущены и не территории других городов: Санкт-Петербург, Апатиты, Ростов-на-Дону, Калуга, Череповец. Развитие этих проектов и адаптация методов оценок экосистемных сервисов городской зеленой инфраструктуры в регионах станет итоговой целью проекта в 2022-м году.
В 2021-м году была разработана структура сети экологического мониторинга Smart Urban Nature для наблюдений за городскими экосистемными сервисами. Мониторинг зеленых насаждений включал 132 устройства в г. Москва и еще 63 устройства в регионах. По сравнению с 2020-м годом добавлены новые участки (например, Ботанический сад МГУ им. М. В. Ломоносова), новые устройства (все участки оборудованы TT-R, что позволяет оценивать охлаждающий эффект; участок МГУ оборудован TT-G нового поколения с портативными анемометрами для контроля вертикальной устойчивости при порывах ветра). Все данные мониторинга доступны через разработанный веб-сервис https://treetalker.guideget.ru/. Наряду с мониторингом суточной и сезонной динамики параметров состояния и функционирования зеленых насаждений проведены эксперименты по диагностике воздействия стрессовых условий. Визуально, у деревьев на засоленном участке наблюдалось уменьшение площади листовой поверхности на 10% и увеличение площади некроза в 15 раз (площадь поражения некрозом до 50% от листовой поверхности). Дистанционно некрозы и ранняя дефолиация были диагностированы по увеличению доли желтого и голубого каналов в спектре кроны деревьев, подвергшихся засолению, в сравнении с контролем. Верификация полученных спектральных данных по содержанию суммы хлорофиллов и каротиноидов показала, что действие стрессовых факторов среды могут с успехом быть дистанционно диагностированы с помощью Tree Talker. Исследования привлекли большое внимание СМИ, в частности, были опубликованы в ТАСС. Национальные проекты РФ (https://xn--80aapampemcchfmo7a3c9ehj.xn--p1ai/news/datchiki-na-derevyakh-kak-rossiyskie-uchenye-provodyat-ekologicheskiy-monitoring-v-gorodakh?category=ekologiya) и Газета.ru (http://gazeta2x2.ru/?p=93690).
В результате анализа массива экспериментальных данных о функционировании почв на площадках мониторинга, полученных по методу чайных пакетиков в различных биоклиматических зонах (города Апатиты, Москва и Курск) показано, что разница в показателях стабилизации и минерализации ОВ почвы для городских и естественных почв увеличивается от северной тайги к лесостепи. Более того, потенциал городских почв к разложению сложных органических соединений возрастает вдоль широтного градиента (от таежной к лесостепной зоне). В ходе анализа звуковых данных на мониторинговой площадке кампус РУДН были выявлены суточные циклы певчей активности птиц. Основные факторы, обуславливающие певчую активность, можно разделить на природные и антропогенные. Природными являются время суток и наличие осадков в течение дня. Так, в дни, когда были зафиксированы осадки, значения биоакустического индекса были ниже, чем в сухие дни. К антропогенным факторам можно отнести активность дорожного движения на улице Миклухо-Маклая: в выходные дни значения индекса NDSI были выше, чем в будни.
Для определения уровня понимания и применения в профессиональной деятельности концепта экосистемных услуг зеленой инфраструктуры, а также заинтересованности экспертного сообщества в оценке и интерпретации экосистемных услуг была проведена серия из 30 экспертных интервью. Анализ результатов экспертных интервью позволил сделать выводы об осведомленности экспертного сообщества в отношении концепта экосистемных услуг и основных способах их интерпретации. Одновременно с этим очевидно, что в практической деятельности и процессах принятия решений экосистемные услуги городских зеленых насаждений не находят должного отражения. Это усугубляется отсутствием единой терминологии. Эксперты понимают потенциал применения оценки экосистемных услуг и признают возможность включения в их практическую деятельность, в том числе в контексте принятия решений относительно городских зеленых территорий. При этом они заинтересованы в 1). разработке четких и понятных методик и методов оценки экосистемных услуг; 2). внедрении данных методов в реальные практики и создании примеров применения методик на реальных территориях и в реальных кейсах; 3). разработке методических материалов, инструкций, либо других инструментов, которые будут способствовать внедрению в практическую деятельность и процессы принятия решений данных методик и практик с учетом особенностей конкретных территорий (климат, особенности ландшафта и т.д.).
COVID-19 и связанные с ним ограничения неожиданно дали новое направление развитию исследований по проекту – оценка изменения востребованности и потребления экосистемных сервисов зеленых насаждений в период пандемии. Результаты социологического исследования показали, что зеленые пространства особенно ценны для жителей Москвы, которые в том числе считают их необходимыми для поддержания своего состояния (76% для психического состояния и 70% для физического состояния), особенно во время пандемии COVID-19. Среди преимуществ городских зеленых насаждений большинство респондентов (12.3% - 16.8%) во всех возрастных группах назвали вариант «дышать свежим воздухом». Респонденты осознают важную роль городских зеленых насаждений для поддержания физического и психического состояния во время кризиса и в пост-пандемическом мире. Кроме того, доступ к зеленой инфраструктуре будет иметь решающее значение для повышения общей устойчивости городов к кризисам. Более детальное исследование, проведенное для трех Московских парков на основе анализа социальных сетей методами машинного обучения, показали, что весенние ограничения 2020 года привели к значительному снижению социальной активности в московских парках, что отразилось в количестве фотографий и количестве активных пользователей. По сравнению с 2019 г., в 2020 было отмечено увеличение рекреационной экосистемной услуги, связанной с наблюдением природных объектов. В Тимирязевском лесопарке это стало преобладающей активностью. Увеличилась также спортивная активность. Результаты вызвали большой интерес СМИ, в частности материалы были опубликованы таких источниках как Научная Россия (https://scientificrussia.ru/news/ostrovki-prirody-v-gorodah-blagopriyatno-dejstvuyut-na-psihiku-v-pandemiyu), Коммерсант Россия (https://kommersant-rossiya.ru/nauka/vo-vremia-pandemii-jiteli-megapolisov-stali-bolshe-cenit-ostrovki-prirody/), Новости Россия (https://news-rossiya.ru/nauka/vo-vremia-pandemii-jiteli-megapolisov-stali-bolshe-cenit-ostrovki-prirody/) и Поиск (https://poisknews.ru/themes/ekologiya/vse-v-sad-zelenye-oazisy-vo-vremya-pandemii-czenny-i-v-rossii-i-v-avstralii/).
Применение методов дистанционного зондирования и мезомасштабного моделирования позволило перейти к оценкам экосистемных сервисов на уровне города. Так, с использованием мезомасштабной модели COSMO были получены детализированные (с шагом 500 м по пространству и 1 час по времени) данные о метеорологическом режиме Московского региона для июня 2021 г., включая период аномальной жары в конце месяца. На основе дополнительных численных экспериментов с моделью COSMO получены оценки влияния объектов городской зеленой инфраструктуры (ЗИ) различной площади на метеорологические условия Москвы в условиях волны жары июня 2021 г. Наиболее сильное изменение средней температуры прогнозируется для сценариев, предполагающих застройку наиболее крупных парков. Климатическая модель на ряду с другими показателями была использована для расчета Московского экологического индекса, отражающего следующие параметры качества городской среды: 1) экологическая безопасность горожан; 2) жизнеспособность экосистемы как среды обитания; 3) привлекательность ландшафта для жизни. Пространственный анализ экосистемных сервисов с использованием методов дистанционного зондирования, в комплексе с проведенными полевыми работами и лабораторными исследованиями был использован для поддержки принятия решений по устойчивому развитию городской среды на двух уровнях: общегородском (для территории г. Череповца и его ближайших окрестностей) и районном (для территории, протянувшейся вдоль левого берега р. Оки в г. Калуге). По результатам был предложен комплекс пространственно-планировочных решений, направленных на увеличение связанности между отдельными зелеными массивами и формирования полноценного зеленого каркаса.
Таким образом, по результатам трех лет реализации проекта для условий Московского мегаполиса была выстроена система мониторинга и оценки экосистемных сервисов городской зеленой инфраструктуры от уровня отдельного компонента экосистемы до конкретного потребителя. Развитие этой системы и ее региональная адаптация станет основной задачей в заключительный год проекта.
Публикации
1. Брянская И.П., Васенев В.И., Брыкова Р.А., Маркелова В.Н., Ушакова Н.В., Госсе Д.Д., Гавриленко Е.В., Благодатская Е.В. Analysis of Volume and Properties of Imported Soils for Prediction of Carbon Stocks in Soil Constructions in the Moscow Metropolis Eurasian Soil Science, № 12, стр. 1537–1546 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1134/S1064229320120042
2. Варенцов М.И., Самсонов Т.Е., Каргашин П.Е., Коростелева П.А., Варенцов А.И., Перхурова А.А., Константинов П.И. Citizen weather stations data for monitoring applications and urban climate research: an example of Moscow megacity IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 611, 012055 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1088/1755-1315/611/1/012055
3. Варенцов Михаил, Феннер Даниэль, Мейер Фред, Самсонов Тимофей, Демузере Матиас Quantifying Local and Mesoscale Drivers of the Urban Heat Island of Moscow with Reference and Crowdsourced Observations Frontiers in Environmental Science, 9:716968 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.3389/fenvs.2021.716968
4. Гарберо Валерия, Милелли Массимо, Букчиньяни Эдоардо, Меркольяно Паола, Варенцов Михаил, Розинкина Инна, Ривин Гдали, Блинов Денис, Воутерс Хендрик, Шульц Ян-Петер, Шеттлер Ульрих, Бассани Франческа, Демузер Франческо Маттиас, Репола Франческо Evaluating the Urban Canopy Scheme TERRA_URB in the COSMO Model for Selected European Cities Atmosphere, 12, 2, 237 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.3390/atmos12020237
5. Дворников Ю.А., Васенев В.И., Ромзайкина О.Н., Григорьева В.Э., Литвинов Ю.А., Горбов С.Н., Долгих А.В., Корнейкова М.В., Госсе Д.Д. Projecting the urbanization effect on soil organic carbon stocks in polar and steppe areas of European Russia by remote sensing Geoderma, том 399, № статьи 115039 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2021.115039
6. Душкова Диана, Игнатьева Мария, Константинова А.В., Васенев В.И., Довлетярова Э.А. Human Dimensions of Urban Blue and Green Infrastructure during a Pandemic. Case Study of Moscow (Russia) and Perth (Australia) Sustainability, 13(8), 4148 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.3390/su13084148
7. Ефросинин Дмитрий, Кочеткова Ирина, Степанова Наталья, Яровславцев Алексей, Самуйлов Константин, Валентини Риккардо Trees classification based on fourier coefficients of the sapflow density flux Annales Mathematicae et Informaticae, 53, стр. 109–123 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.33039/ami.2021.03.002
8. Кириако М.В., Валентини Р. A land-based approach for climate change mitigation in the livestock sector Journal of Cleaner Production, 283, 124622 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.124622
9. Константинова А.В., Матасов В.М., Филюшкина А., Васенев В.И. Perceived Benefits and Costs of Owning a Pet in a Megapolis: An Ecosystem Services Perspective Sustainability, 13, 10596 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.3390/su131910596
10. Корнейкова М.В., Никитин Д.А. КАЧЕСТВЕННЫЕ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЧВЕННОГО МИКРОБИОМА В ЗОНЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЫБРОСОВ КАНДАЛАКШСКОГО АЛЮМИНИЕВОГО ЗАВОДА ПОЧВОВЕДЕНИЕ, № 6, с. 725–734 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.31857/S0032180X21060083
11. Пальцева А.А., Диб Маха, Ди Иорио Эрика, Чирчелли Луана, Ченг Чжонки, Коломбо Клаудио Prediction of bioaccessible lead in urban and suburban soils with Vis-NIR diffuse reflectance spectroscopy Science of the Total Environment, 151107 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.151107
12. Сиа Филипп, Яо Итун, Гассер Томас, Баччини Алессандро, Ван Илонг, Лауэрвальд Ронни, Пэн Шуши, ... Валентини Риккардо и др. Empirical estimates of regional carbon budgets imply reduced global soil heterotrophic respiration National Science Review, Том 8, Выпуск 2, Номер статьи nwaa145 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa145
13. Смагин А.В. Thermodynamic Concept of Water Retention and Physical Quality of the Soil Agronomy, 11, 1686 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.3390/agronomy11091686
14. Смагин А.В., Карелин Д.В. Effect of Wind on Soil-Atmosphere Gas Exchange Eurasian Soil Science, Vol. 54, No. 3, pp. 372–380 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1134/S1064229321030133
15. Сунь Юэ, Чжун Хуалун, Сплеттштессер Томас, Кумар Амет, Ху Хинглянг, Кузяков Яков, Пауш Йоханна Plant intraspecific competition and growth stage alter carbon and nitrogen mineralization in the rhizosphere Plant Cell and Environment, 44, 4, 1231–1242. (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1111/pce.13945
16. Чжэн Шэн Мэн, Ся Иньхан, Ху Яцзюнь, Чэнь Сянби, Руй Ичао, Гунина Анна, Хэ Сюнян, Получите идею, Ву Цзиньшуй, Су Ирон, Кузяков Яков Stoichiometry of carbon, nitrogen, and phosphorus in soil: Effects of agricultural land use and climate at a continental scale Soil and Tillage Research, 209, 104903 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1016/j.still.2020.104903
17. Яринич Ю.И., Варенцов М.И., Платонов В.С., Степаненко В.М. Numerical simulation of intense precipitation in Moscow region: a case study of a heavy rainfall event on June 30, 2017 IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 611, 012024 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1088/1755-1315/611/1/012024
18. Ананьева Н. Д., Иващенко К. В., Сушко С. В. МИКРОБНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ГОРОДСКИХ ПОЧВ И ИХ РОЛЬ В ОЦЕНКЕ ЭКОСИСТЕМНЫХ СЕРВИСОВ (ОБЗОР) ПОЧВОВЕДЕНИЕ, № 10, 1231–1246 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.31857/S0032180X21100038
19. Матасов В., Ярославцев А., Букин С., Константинов П., Васенев В., Григорьева В., Ромзайкина О., Дворников Ю., Саянов А. Максимова О. Ecosystem Services Approach for Landscaping Project: The Case of Metropolia Residential Complex Springer Geography, стр. 319–330 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1007/978-3-030-75285-9_29
20. Брыков Василий, Брыкова Рамилла Адим кызы, Ярославцев Алексей Михайлович, Фареева Ольга Сергеевна, Валентини Риккардо, Васенев Вячеслав Иванович, Довлетярова Эльвира Анварбековна Способ оценки функционального состояния растений по спектрам пропускания листовых пластинок -, - (год публикации - )
21. Хайров Эмиль Маратович, Ярославцев Алексей Михайлович, Кочеткова Ирина Андреевна, Самуйлов Константин Евгеньевич, Валентини Риккардо База данных по сбору и хранению данных для информационной системы для мониторинга и оценки состояния зеленых насаждений "Smart Urban Trees" -, 2021620277 (год публикации - )
22. Хайров Эмиль Маратович, Ярославцев Алексей Михайлович, Кочеткова Ирина Андреевна, Самуйлов Константин Евгеньевич, Валентини Риккардо Программный интерфейс для взаимодействия между модулями информационной системы для мониторинга и оценки состояния зеленых насаждений «Smart Urban Trees»1 -, 2021610280 (год публикации - )
23. Хайров Эмиль Маратович, Ярославцев Алексей Михайлович, Кочеткова Ирина Андреевна, Самуйлов Константин Евгеньевич, Валентини Риккардо Пользовательский интерфейс информационной системы для мониторинга и оценки состояния зеленых насаждений «Smart Urban Trees» -, 2021610281 (год публикации - )
24. Щепелева Анна Сергеевна, Довлетярова Эльвира Анварбековна, Васенев Вячеслав Иванович, Визирская Мария Михайловна, Дмитриева Александра Глебовна Экспозиционный контейнер для изучения почвенных процессов и режимов функционирования почвенных конструкций и травостоев -, - (год публикации - )
25. - ДАТЧИКИ НА ДЕРЕВЬЯХ: КАК РОССИЙСКИЕ УЧЕНЫЕ ПРОВОДЯТ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ В ГОРОДАХ ТАСС. Национальные проекты РФ, 24.02.2021 (год публикации - )
26. - Выяснилось, что позволяет горожанам сохранять психическое благополучие в пандемию Тасс.Наука, 27.04.2021 (год публикации - )
27. - Во время пандемии жители мегаполисов стали больше ценить «островки природы» Газета.ru, 27.04.2021 (год публикации - )
28. - Все в сад! “Зеленые оазисы” во время пандемии нужны и в России, и в Австралии Поиск, 27.04.2021 (год публикации - )
29. - Во время пандемии жители мегаполисов стали больше ценить «островки природы» Новости 24/7, 28.04.2021 (год публикации - )
30. - Во время пандемии жители мегаполисов стали больше ценить «островки природы» Новости Россия, 28.04.2021 (год публикации - )
31. - Во время пандемии жители мегаполисов стали больше ценить «островки природы» Коммерсант Россия, 28.04.2021 (год публикации - )
32. - Островки природы в городах благоприятно действуют на психику в пандемию Научная Россия, 29.04.2021 (год публикации - )
33. - Урбанизацию России связали с увеличением запасов углерода в почве Тасс.Наука, 28.05.2021 (год публикации - )
34. - Развитие городов привело к увеличению запасов углерода в почве Naked Science, 28.05.2021 (год публикации - )
35. - 28.05.2021 РНФ, Урбанизацию России связали с увеличением запасов углерода в почве (год публикации - )
36. - Развитие городов ведет к увеличению запасов углерода в почве Inscience, 28.05.2021 (год публикации - )
37. - Развитие городов привело к увеличению запасов углерода в почве Газета.ru, 28.05.2021 (год публикации - )
38. - Если видишь датчик — обойди его Газета.ru, 19.06.2021 (год публикации - )
39. - Датчики на деревьях в апатитском Академгородке YouTube, 25.06.2021 (год публикации - )
40. - Ученые назвали московских кошек и собак частью «экосистемных услуг» Газета.ru, 19.10.2021 (год публикации - )
41. - В РУДН нашли домашним животным место в классификации «экосистемных услуг» Naked Science, 19.10.2021 (год публикации - )
42. - RUDN University Scientists Fit Pets in the Classification of Ecosystem Services Newswise, 13.10.2021 (год публикации - )
43. - RUDN University Scientists Fit Pets in the Classification of Ecosystem Services Newsbreak, 13.10.2021 (год публикации - )
Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Общая логика проекта №19-77-300-12 заключалась в исследовании и разработке смарт технологий, инструментов и подходов для количественной оценки экосистемных услуг городской зеленой инфраструктуры, постепенно масштабируя задачи от уровня лабораторных и полевых тестовых экспериментов до города и региона. Основной задачей четвертого года, завершающего проект 2019-2022 годов, было исследование, моделирование и оценка экосистемных услуг зеленых насаждений и почв в городах, отличающихся по своим природно-климатическим и социально-экономическим характеристикам: Апатиты, Санкт-Петербург, Москва и Ростов-на-Дону. При этом по мере развития проекта (и особенно по результатам исследования 3-го года) стало очевидно, что для комплексного понимания и учета экосистемных услуг городской зеленой инфраструктуры биогеохимические оценки должны быть дополнены социально-экономическими данными. Разработка и апробация подходов к оценке спроса на экосистемные услуги городской зеленой инфраструктуры на основании социологических и социально-экономических методов анализа, интеграция биогеохимического и социально-экономического блока в виде алгоритмов оценки интегрального экологического индекса (как инструмента), веб-портала (как ресурса) стало еще одной ключевой задачей 4-го года.
В 2022-м году была окончательно сформирована региональная сеть Smart Urban Nature для мониторинга и оценки экосистемных сервисов городской зеленой инфраструктуры в Апатитах, Санкт-Петербурге, Москве и Ростове-на-Дону. Всего в сеть мониторинга входит более 150 устройств, каждое из которых направляет данные как минимум по 6 параметрам каждый час в течение вегетационного сезона (от 5 до 8 месяцев), образуя в результате базу из сотен тысяч строк. При обработке таких больших массивов данных в первую очередь были проанализированы суточная динамика параметров, усредненная по видам и месяцам, и среднемесячные значения показателя для каждого вида. Для ключевых участков в Москве и Подмосковье выполнен анализ акустических данных, собранных с помощью установленных на деревья устройств AudioMoth и SongMeter SM4. Для описания изменчивости были оценены и рассчитаны 5 акустических индексов (ACI, AEI, ADI, NDSI и BIO). В сезон размножения биоакустические индексы ACI, ADI и BIO имеют высокие положительные, NDSI высокие отрицательные, а AEI низкие значения, что связано с увеличением разнообразия видов птиц в этот период. Значение индекса NDSI, учитывающего антропогенные шумы во всех исследуемых местообитаниях было отрицательным, что говорит о превалировании антропогенных звуков во всех местообитаниях, минимальное их количество было отмечено на Звенигордской биостанции, а максимальное – в кампусе РУДН. Традиционно исследования на базе сети Smart Urban Nature вызывали интерес федеральных /(Россия-1, https://smotrim.ru/video/2524320?utm_source=internal&utm_medium=main2-popular-group&utm_campaign=main2-trending-video, НТВ, https://www.ntv.ru/novosti/2731980/) и региональных (Народное телевидение Хибины, https://www.youtube.com/watch?v=msDWWL-ajHI&list=PLa48IvyMj62J4lcymh317tjCv-YWXlbSI&index=9) СМИ.
На площадках мониторинговой сети в 2022-м году также проходила итоговая фаза масштабного регионального эксперимента по адаптации индекса чайных пакетиков (TBI) для анализа микробной активности городских и естественных почв. Градиент температуры определял изменения качества органического вещества (ОВ) почвы. На севере изучаемой территории (лесотундра и северная тайга) ОВ трансформируется медленно и накапливаются химически сложные для разложения растительные остатки, поэтому соотношение С:N здесь было самым высоким (25-26) по сравнению с почвами лесостепей и степей (13-14). По ходу эксперимента был подготовлен научно-популярный сюжет для конкурса «Снимай науку» (https://naukatv.ru/video/film-science/n/2522).
Для определения возможностей интеграции концепции экосистемных услуг в процессы управления городами был проведен онлайн-опрос экспертов из различных городов Российской Федерации. Показано, что более 50% экспертов не используют термин «экосистемные услуги» или схожие термины в своей профессиональной деятельности. Назвать точные документы, в которых встречается упоминание экосистемных услуг, могут только 4% экспертов, а привести примеры проектов (кейсы) по оценке и практическому применению экосистемных услуг – 21%. Онлайн-анкетирование было проведено в Апатитах (Мурманская область) и Ростове-на-Дону (Ростовская область) для оценки культурных экосистемных услуг городской зеленой инфраструктуры. Полуструктурированные интервью с экспертами были проведены и для решения новой актуальной задачи – анализа влияния пандемии COVID-19 на оценку и восприятие экосистемных услуг зеленой инфраструктуры. В частности, интервью позволили понять основные последствия COVID-19 для городского планирования и развития и стратегий адаптации взаимодействия человека и окружающей среды к новой реальности (время после COVID-19).
Проведение исследований, нацеленных на обеспечение поддержки принятия решений по устойчивому развитию городской среды, был продолжен работами по мезоклиматическому моделированию охлаждающего эффекта зеленых зон разного размера, пространственной структуры и расположения. Разработанная в 2021-м году методика моделирования и анализа была значительно улучшена. В частности, улучшено разрешение модели (горизонтальный шаг сетки уменьшен с 500 до 250 м), уточнены задаваемые в модели параметры городской среды и растительности, переработаны модельные сценарии. Установлена зависимость между площадью объектов зеленой инфраструктуры и интенсивностью их локального, нелокального и городского охлаждающего эффекта. Показано, крупные объекты зеленой инфраструктуры оказывают наиболее сильный охлаждающий эффект в среднем по городу, но небольшие объекты охлаждают воздух именно там, где живут и работают люди.
Разноплановая информация об экосистемных услугах городской зеленой инфраструктуры была обобщена в подходе к оценке интегрального экологического индекса на трех пространственных уровнях: районы; кварталы; гексагональные ячейки. Результатом разработки комплексного экологического индекса стало создание автоматизированного алгоритма, рассчитывающего 8 индикаторов городской зеленой инфраструктуры - 3 индикатора культурных экосистемных услуг, актуальных для оценки как на уровне квартала, так и на уровне района, и 5-ти индикаторов оценки регулирующих экосистемных услуг, актуальных на уровне районов и гексагональной сетке равномерно покрывающей весь город. По итогам расчетов индикаторов данные проранжированы и оформлены в 17 тематических карт. Для обобщения разработанных в ходе проекта технологий и продуктов был разработан и запущен геопортал https://sunweb1.guideget.ru/.
Публикации
1. Буонокор Лука, Йейтс Джим, Валентини Риккардо A Proposal for a Forest Digital Twin Framework and Its Perspectives Forests, Том 13, выпуск 4, номер статьи 498 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.3390/f13040498
2. Дворников Юрий, Слуковская Марина, Ярославцев Алексей, Мешалкина Юлия, Рязанов Алексей, Саржанов Дмитрий, Васенев Вячеслав High-resolution mapping of soil pollution by Cu and Ni at a polar industrial barren area using proximal and remote sensing Land Degradation and Development, Том 33, выпуск 10, страницы 1731 - 1744 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1002/ldr.4261
3. Душкова Диана, Игнатьева Мария, Константинова Анастасия, Васенев Вячеслав, Довлетярова Эльвира, Дворников Юрий Human-Nature Interactions during and after the COVID-19 Pandemic in Moscow, Russia: Exploring the Role of Contact with Nature and Main Lessons from the City Responses Land, Том 11, выпуск 6, номер статьи 822 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.3390/land11060822
4. Иващенко К. В., Корнейкова М. В., Сазонова О. И., Ветрова А.А., Ермакова А.О., Константинов П.И., Сотникова Ю.Л., Сошина А.С., Васильева М.Н., Васенев В. И., Гавричкова О.В. Phylloplane Biodiversity and Activity in the City at Different Distances from the Traffic Pollution Source Plants, Том 11, выпуск 3, номер статьи 402 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.3390/plants11030402
5. Калинчук Виктор, Яцук Андрей, Марчезини Лука Белелли, Лопатников Евгений, Нестерова Ольга, Валентини Риккардо, Аксентов Кирилл The first simultaneous and continuous underway measurements of atmospheric gaseous elemental mercury, carbon dioxide and methane in the marine boundary layer: Results of cruise study in the Sea of Japan in May 2018 Atmospheric Pollution Research, Том 13, выпуск 7, номер статьи 101458, (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1016/j.apr.2022.101458
6. Пальцева А.А., Диб Маха, Ди Иорио Эрика, Серчелли Луана, Ченг Чжонки, Коломбо Клаудио Prediction of bioaccessible lead in urban and suburban soils with Vis-NIR diffuse reflectance spectroscopy Science of the Total Environment, Том 80925, номер статьи 151107 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.151107
7. Сунь Сяодань, Е Юцянь, Ляо Цзяхуй, Промоутер Андрей В., Смирнов Павел В., Кузяков Яков Organic Mulching Increases Microbial Activity in Urban Forest Soil Forests, ом 13, Выпуск 9 Номер статьи 1352 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.3390/f13091352
8. Лаппалайнен Ханна К., Петая Туукка, Вихма Тимо, Райсянен Йуни, Бакланов Александр, Чалов Сергей, Исав Игорь, Ежов Екатерина, Леппаранта Матти, Поздняков Дмитрий, Пумпанен Юкка, Андреае Майнрат О., ... Константинов Павел и др. Overview: Recent advances in the understanding of the northern Eurasian environments and of the urban air quality in China-a Pan-Eurasian Experiment (PEEX) programme perspective Atmospheric Chemistry and Physics, Том 22, Выпуск 7, Страницы 4413 - 4469 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.5194/acp-22-4413-2022
9. - Поговори со мною, тополь. Как работают датчики падения деревьев? Аргументы и Факты, 30.10.2022 (год публикации - )
10. - В Москве начали устанавливать специальные датчики, способные предсказывать падение деревьев. Вести Москва- Россия 1, 30.10.2022 (год публикации - )
11. - Российские ученые изобрели датчики, которые помогут предсказать падение деревьев МТРК «МИР», 30.10.2022 (год публикации - )
12. - Датчики предскажут, какое дерево может упасть. «Умные» устройства появились в парке РУДН АиФ За Калужской заставой, 30.10.2022 (год публикации - )
13. - Чего хотят деревья в Москве? Ученые из РУДН пытаются ответить на этот вопрос Metro, 30.10.2022 (год публикации - )
14. - Беспилотники «разглядели» тяжелые металлы в почве – Land Degradation & Development Поиск, 20.04.2022 (год публикации - )
15. - Беспилотники помогают определить концентрацию тяжелых металлов в почве Полит.ру, 21.04.2022 (год публикации - )
16. - Беспилотники «разглядели» тяжелые металлы в почве Planet Today, 20.04.2022 (год публикации - )
17. - Российские ученые придумали, как искать в почве тяжелые металлы с помощью беспилотников Газета.ru, 20.04.2022 (год публикации - )
18. - Беспилотники «разглядели» тяжелые металлы в почве Indicator, 20.04.2022 (год публикации - )
19. - Заповедник: Говорящие деревья Арктики Телекомпания ТВ-21, 29.03.2022 (год публикации - )
20. - Экологи установили связь между выхлопными газами и опасными микробами на растениях Первое студенческое агентство, 28.02.2022 (год публикации - )
21. - Из-за автомобилей на листьях растений становится больше вредных микробов Рамблер, 28.02.2022 (год публикации - )
22. - Экологи сообщили о росте активности микробов на растениях в Москве из-за выхлопов машин ТАСС, 28.02.2022 (год публикации - )
23. - Indicator Indicator, 28.02.2022 (год публикации - )
24. - Транспортное загрязнение увеличило количество потенциально опасных для человека микроорганизмов на листьях растений Научная Россия, 28.02.2022 (год публикации - )
25. - Транспортное загрязнение увеличило количество потенциально опасных для человека микроорганизмов на листьях растений Поиск, 28.02.2022 (год публикации - )
26. - Быть ветром для дерева Сайт СПБГУ, 08.02.2022 (год публикации - )
27. - Уникальная лаборатория под открытым небом Народное телевидение Хибины, 08.02.2022 (год публикации - )
Возможность практического использования результатов
Проект 2019-2022 был посвящен разработке технологий для количественной и качественной оценки экосистемных сервисов (услуг) городской зеленой инфраструктуры как основы устойчивого развития урбоэкосистем. Соответственно «зеленая» экономика и устойчивое развитие городской среды – основные отрасли практического использования результатов проекта. Эти отрасли можно отнести к наиболее стремительно растущим как на российском, так и на глобальном рынке. Глобальные климатические изменения и цели достижения углеродной нейтральности требуют новых подходов к оценке депонирования углерода – одной из ключевых экосистемных услуг зеленой инфраструктуры. В 2021 году в РФ принят ряд основополагающих документов, регламентирующих анализ баланса углерода (Указ Президента РФ № 76 от 21.04.21; № 296-ФЗ от 02.07.21), создана система карбоновых полигонов (https://carbon-polygons.ru/), аккредитованы первые центры по валидации и верификации парниковых газов (в том числе, в РУДН). При этом потенциал городской зеленой инфраструктуры по депонированию углерода остается недостаточно изученным и, вероятно, недооцененным. Не менее важна экосистемная услуга формирования микроклимата. Последний рамочный отчет IPCC (2022) подчеркнул уязвимость городских экосистем к климатическим изменениям. Стратегии климатической адаптации разрабатываются практически для всех крупных городов мира, образуются консорциумы городов с повышенной климатической ответственностью (например, С40, куда, в частности, входит Москва). Формирование комфортного микроклимата становится одной из ключевых задач на стадии разработки современных мастер-планов, страны-участницы климатической конференции COP27 представляют дорожные карты по внедрению природоподобных решений для задач климатической адаптации, а ДОМ.РФ регистрирует первые зеленые стандарты строительства. Снижение загрязнения атмосферного воздуха, в частности, за счет поглощения тонкой пыли, - еще одна ключевая экосистемная услуга городской зеленой инфраструктуры. Возросшее внимание к экологическому качеству городской среды стало стимулом для развития новых технологий мониторинга и проектов в сфере гражданской науки (например, платформ типа sensor.community, Москва.дыши, ГИС «Зеленая инфраструктура городов»). Наконец, пандемия COVID-19 заострила важность рекреационных, эстетических и культурных экосистемных услуг зеленой инфраструктуры, их влияния на ментальное и физическое здоровье горожан. Все перечисленные и многие близкие сферы в перспективе заинтересованы в предложенной в результате проекта линейке продуктов и технологий: 1) IoT инструменты мониторинга и проксимальные сенсоры; 2) модели для оценки и прогнозирования экосистемных услуг зеленой инфраструктуре в микро- и мезо-масштабе; 3) подходы к интегральной оценке экосистемных услуг на уровне города или района (например, для расчета экологического рейтинга); 4) веб-ресурсы, обеспечивающие доступ к разработанным технологиям и полученными данным