Отклик обменных потоков углерода наземных экосистем с атмосферой и гидросферой в бассейне р. Енисей на климатическую изменчивость

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 проекта 14-24-00113

НазваниеОтклик обменных потоков углерода наземных экосистем с атмосферой и гидросферой в бассейне р. Енисей на климатическую изменчивость

Руководитель Прокушкин Анатолий Станиславович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ СО РАН) , Красноярский край

Конкурс №2 - Конкурс 2014 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований коллективами существующих научных лабораторий (кафедр)»

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-107 - Экология биосистем

Ключевые слова баланс углерода, обменные потоки углерода, бассейн р. Енисей, диоксид углерода, метан, растворенный углерод, дистанционное зондирование, годичные кольца деревьев, стабильные изотопы, биохимические маркеры

Код ГРНТИ38.33.23

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Прогнозируемое повышение температуры, вызванное ростом концентраций парниковых газов в атмосфере, потенциально может привести к высвобождению гигантских количеств углерода аккумулированных за тысячелетия в Арктических и Субарктических регионах. Как следствие, в долговременной перспективе поступление ранее захороненного углерода ведет к разбалансированности и «хаосу» в планетарной климатической системе. Однако существенные изменения в запасах углерода в его основных экосистемных пулах, таких как почвы и древесина, можно выявить лишь на масштабе времени от десятилетий до столетий. Годовые же потоки углерода характеризуются более выраженным откликом на флуктуации погодных факторов и дают возможность оценить количественно их зависимость от изменчивости климатической системы. Вместе с тем, оценка величины поглощенного или выделенного углерода на уровне бассейнов крупных рек Арктического бассейна имеет ряд ограничений связанных со значительной пространственной гетерогенностью их геологического строения, геоморморфологии, растительного и почвенного покрова. В связи с этим, энерго- и массообмен наземных экосистем с атмосферой, а также латеральный транспорт углерода в речную сеть, остаются одними из наименее изученных, но потенциально наиболее значимых параметров баланса углерода и механизмов обратных связей в моделях системы углерод-климат. Таким образом, в настоящее время существует растущий запрос на высокоточный инструментальный мониторинг газо-аэрозольного режима атмосферы и состава и динамики углерода в речном стоке на территории высоких широт – зоне с наибольшей чувствительностью к происходящим климатическим изменениям. Предлагаемый проект нацелен на количественную оценку величины годичных потоков в наземных экосистемах бассейна р. Енисей (выше 60о с.ш.) и их изменчивости, вызванной годичными флуктуациями климатических параметров. Проектом предусматривается сочетание атмосферного и гидрохимического мониторинга с данными наземных наблюдений и дистанционного зондирования для анализа обменных потоков углерода на разных масштабах: в пределах экосистемы, ландшафта, биоклиматической зоны и всего бассейна р. Енисей. Основная цель проекта состоит в поиске взаимосвязей во флуктуациях концентраций углерода в атмосфере и речном стоке, регистрируемых в ходе проводящегося атмосферного и гидрохимического мониторинга на существующих постах (соответственно, высотная мачта ZOTTO и п. Игарка) и интегрирующих сигнал экосистем бассейна р. Енисей, с погодичной изменчивостью прироста и параметров годичных колец в древостоях в пределах бассейна, величинами поглощения парниковых газов в основных биоклиматических зонах методом микровихревых пульсаций и данными дистанционного зондирования разного пространственного разрешения и основанных на них моделей продуктивности растительного покрова. Будут проведены исследования источников и транспорта углерода в атмосфере и гидросфере, регистрируемого на постах мониторинга, включая «горячие точки» поглощения/выделения, базирующиеся на использовании стабильных изотопов углерода и кислорода и биохимических маркеров (напр. лигнина). Уникальным элементом проекта является сочетание стационарных исследований на точках интегрирующих потоки углерода на территории всего бассейна р. Енисей с наземными наблюдениями и полевыми кампаниями с использованием речного транспорта. В целом, проект предусматривает а) развитие текущих исследований, а также научных компетенций сотрудников лаборатории биогеохимических циклов в лесных экосистемах ИЛ СО РАН, б) усиление сотрудничества научных сотрудников лаборатории с учеными других лабораторий института, профессорско-преподавательским составом Сибирского федерального университета (Кафедра экологии и природопользования и Лаборатория экологического мониторинга СФУ), Российскими и иностранными научно-исследовательскими институтами с целью создания научного консорциума с высокими научными стандартами и в) вовлечение студентов в научные исследования современного уровня для подготовки высококвалифицированных кадров как для научных организаций, так и для государственных органов в области экологии и природопользования и частных компаний.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Климченко А.В., Безкоровайная И.Н., Борисова И.В., Шабaлина О.М. Депонирование углерода в фитодетрите на поверхности почвы в среднетаёжных лесах среднего течения р. Подкаменная Тунгустка Вестник КрасГАУ, №10, с. 3-5 (год публикации - 2015)

2. Антамошкина О.А., Корец М.А. Мониторинг состояния растительного покрова зоны охвата мачты ZOTTO по данным дистанционного зондирования Вестник СибГАУ, Том 12, №4 (год публикации - 2015)

3. Тимохина А.В., Прокушкин А.С., Онучин А.А., Панов А.В., Кофман Г.Б., Верховец С.В., Хайманн М. Многолетний тренд концентрации СО2 в приземной атмосфере над Центральной Сибирью Метеорология и гидрология, №3, с.58-64 (год публикации - 2015)
10.3103/S106837391503005X

4. Тимохина А.В., Прокушкин А.С., Панов А.В., Онучин А.А., Хайманн М. Временная изменчивость концентрации СО2 и СН4 в атмосфере среднетаежных экосистем Сибири Известия РАН. Серия географическая, №2, с.112-121 (год публикации - 2015)
10.15356/0373-2444-2015-2-112-121

5. Масягина О.В., Евграфова С.Ю., Титов С.В., Прокушкин А.С. Динамика дыхания почвы на разных стадиях послепожарной восстановительной сукцессии на примере разновозрастных гарей Эвенкии Экология, № 1, с. 23–32 (год публикации - 2015)
10.7868/S0367059715010114

6. Тимохина А.В., Прокушкин А.С., Онучин А.А., Панов А.В., Кофман Г.Б., Хайманн М. Динамика приземной концентрации СО2 в среднетаежной подзоне приенисейской Сибири Экология, №2, 2015 (год публикации - 2015)
10.1134/S1067413615020125

7. Allison N. Myers-Pigg, Patrick Louchouarn, Rainer M. W. Amon, Anatoly Prokushkin, Kayce Pierce and Alexey Rubtsov Labile pyrogenic dissolved organic carbon in major Siberian Arctic rivers: Implications for wildfire-stream metabolic linkages Geophysical Research Letters, Volume 42, Issue 2, Pages 377–385 (год публикации - 2015)
10.1002/2014GL062762

8. Susanne Tautenhahn, Martin Jung, Jeremy W. Lichstein, Stephanie A. Bohlman, Hermann Heilmeier, Anatoly Prokushkin, Jens Kattge, Anja Kahl and Christian Wirth Dispersal limitation drives successional pathways in Central Siberian forests under current and intensified fire regimes Global Change Biology, V. 22 (6) pp. 2178-2197 (год публикации - 2016)
10.1111/gcb.13181

9. Панов А.В., Хайнеценберг И., Бирмили В., Зайферг П., Чи С., Тимохина А.В., Андреа М.О. Пространственное распределение атмосферных аэрозолей над территорией Евразии в средних и высоких широтах География и природные ресурсы, №1, с. 30-36 (год публикации - 2015)
10.1134/S1875372815010047

Публикации

1. Прокушкин А.С., Карпенко Л.В., Токарева И.В., Корец М.А., Покровский О.С. Углерод и азот в болотах северной части Сым-Дубческого междуречья География и природные ресурсы (год публикации - 2017)

2. С.-Б. Парк, А. Кноль, А. Моффат, М. Миглиавакка, Х. Гербиг, Т. Весала, О. Пелтола, И. Марммарелла, О. Колле, Й. Лаврич, А. Прокушкин, М. Хайманн Strong radiative effect induced by clouds and smoke on forest net ecosystem productivity in central Siberia Agricultural and Forest Meteorology (год публикации - 2017)
10.1016/j.agrformet.2017.09.009

3. Мавроматис В., Риндер Т., Прокушкин А.С., Покровский О.С., Корец М.А., Хмелефф Дж., Олкерс Е. The effect of permafrost, vegetation, and lithology on Mg and Si isotope composition of the Yenisey River and its tributaries at the end of the spring flood Geochimical et Cosmochimica Acta, №191, P. 32-46 (год публикации - 2016)
10.1016/j.gca.2016.07.003

4. Масягина О., Прокушкин А.С., Кирдянов А., Артюхов А., Удалова Т., Сенченков С., Рублев А. Intraseasonal carbon sequestration and allocation in larch trees growing on permafrost in Seberia after 13C labeling (two seasons of 2013-2014 observation) Photosynthesis Research, V. 130, P. 267-274 (год публикации - 2016)
10.1007/s11120-016-0250-1

5. Масягина О.В., Токарева И.В., Прокушкин А.С. Post fire organic matter biodegradation in permafrost soils: Case study after experimental heating of mineral horizons Science of the Total Environment, V. 573. P. 1255-1264 (год публикации - 2016)
10.1016/j.scitotenv.2016.04.195

6. Гродницкая И.Д., Карпенко Л.В., Сырцов С.Н., Прокушкин А.С. Microbiological Parameters and Peat Stratigraphy of Two Types of Bogs in the Northern Part of the Sym–Dubches Interfluve (Krasnoyarsk Krai) Biology Bulletin, Vol. 45, No. 2, pp. 160–170. (год публикации - 2018)
10.1134/S1062359018020036

7. Корец М.А., Рыжкова В.А., Данилова И.В., Прокушкин А.С. Vegetation cover mapping based on remote sensing and digital elevation model data The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences.XXIII ISPRS Congress, V. XLI-B8, P. 699-704 (год публикации - 2016)
10.5194/isprsarchives-XLI-B8-699-2016 703

8. М. Ларяваара, Ф. Бернинджер, М. Палвиайнен, А. Прокушкин и Т. Валлениус Post-fire carbon and nitrogen accumulation and succession in Central Siberia Scientific reports, 7: 12776 (год публикации - 2017)
10.1038/s41598-017-13039-2

9. Кирдянов А., Брюханова М.В., Кнорре А., Табакова М.А., Прокушкин А.С. Dendroecological research of trees growing on permafrost in Siberia, Russia 16th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2016, Conference Proceedings, Book3 Vol. 2, 517-524 pp (год публикации - 2016)
10.5593/SGEM2016/B32/S14.068

10. Тимохина А.В., Прокушкин А.С., Панов А.В., Колосов Р.А., Сиденко Н.В., Лаврич Й., Хайманн М. Interannual Variability of Atmospheric CO2 Concentrations over Central Siberia from ZOTTO Data for 2009-2015 Russian Meteorology and Hydrology, Volume 43, Issue 5, pp 288–294 (год публикации - 2018)
10.3103/S1068373918050023

11. Д. Пулиайнен, М.Аурела, Т.Лаурила, Т.Аалто, М.Такала, М.Салминен, М.Кулмала, А. Бар, М.Хайман и др. Early snowmelt significantly enhances boreal springtime carbon uptake Proceedings of national academy of sciences, vol. 114 | no. 42 | 11081–11086 (год публикации - 2017)
10.1073/pnas.1707889114

12. Тимохина А., Прокушкин А., Корец М., Гербиг К., Хайманн М. Assessing of concentration footprint climatology at Zotino tall towerobservatory (Zotto) in the boreal forest of Central Siberia 16th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2016, Conference Proceedings, Book3 Vol. 2, 487-494 pp (год публикации - 2016)
10.5593/SGEM2016/B32/S14.064

13. А. С. ПРОКУШКИН, Л. В. КАРПЕНКО, И. В. ТОКАРЕВА, М. А. КОРЕЦ, О. С. ПОКРОВСКИЙ УГЛЕРОД И АЗОТ В БОЛОТАХ СЕВЕРНОЙ ЧАСТИ СЫМ-ДУБЧЕСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ География и природные ресурсы, №2, стр. 114-123 (год публикации - 2017)
10.21782/GIPR0206-1619-2017-2(114-123)

14. Прокушкин А.С., Покровский О.С., Корец М.А., Рубцов А.В., Титов С.В., Токарева И.В., Колосов Р.А., Эймон Р. Источники растворенного органического углерода в стоке рек Енисейского бассейна Доклады академии наук (год публикации - 2017)

15. Колосов Р.А., Прокушкин А.С., Покровский О.С. Major anion and cation fluxes from the Central Siberian Plateau watersheds with underlying permafrost IOP CONFERENCE SERIES: EARTH AND ENVIRONMENTAL SCIENCE, V. 48, №1 (год публикации - 2016)
10.1088/1755-1315/48/1/012018

16. Панов А.В., Прокушкин А.С., Брюханов А.В., Корец М.А., Пономарев Е.И., Сиденко Н.В., Зражевская Г.К., Тимохина А.В., Андреа М.О. A Complex Approach for the Estimation of Carbonaceous Emissions from Wildfires in Siberia RUSSIAN METEOROLOGY AND HYDROLOGY, Volume 43, Issue 5, pp 295–301 (год публикации - 2018)
10.3103/S1068373918050035

17. Старцев В.В., Дымов А.А., Прокушкин А.С. Почвы постпирогенных лиственничников Средней Сибири: морфология, физико-химические свойства и особенности почвенного органического вещества Почвоведение (год публикации - 2017)

18. Панов А.В., Прокушкин А.С., Корец М.А., Брюханов А.В., Майерс-Пигг А.Н., Лоушуарн П., Сиденко Н.В., Аймон Р., Андреа М.О., Хейманн М. Linking trace gas measurements and molecular tracers of organic matter in aerosols for identification of ecosystem sources and types of wildfires in Central Siberia IOP CONFERENCE SERIES: EARTH AND ENVIRONMENTAL SCIENCE, V. 48, №1, 1-8 (год публикации - 2016)
10.1088/1755-1315/48/1/012017