Одна из национальных целей России — достигнуть углеродной нейтральности, то есть баланса выбросов и поглощений СО2 к 2060 году. Этот принцип положен в основу климатической политики страны. О том, какие способы регулирования для этого применяются, Гриниум поговорил с доктором технических наук, профессором, главным научным сотрудником Института космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) Сергеем Александровичем Барталевым.
— Сергей Александрович, расскажите, пожалуйста, какова роль ИКИ РАН в реализации лесной и климатической политики России?
— Институт космических исследований на протяжении многих десятилетий принимает самое активное участие в разного рода крупных проектах и программах, связанных с дистанционным изучением и мониторингом лесов из космоса. Этому в значительной мере способствовала наша тесная многолетняя кооперация с Центром по проблемам экологии и продуктивности лесов им. А.С. Исаева, а также тот факт, что академик Александр Сергеевич Исаев, с которым я много лет работал и которого считаю своим учителем, был основателем в Советском Союзе научного направления аэрокосмических исследований лесов.
Исторически так сложилось, что мониторинг лесов стал одним из наиболее развитых и практически востребованных направлений применения методов дистанционного зондирования Земли из космоса. В частности, очень сильное развитие получила Информационная система дистанционного мониторинга лесных пожаров ИСДМ-Рослесхоз, которая сейчас активно используются ФБУ Авиалесоохрана и другими структурами Рослесхоза. Эта промышленная система была разработана нашим институтом вместе с партнёрами и запущена в эксплуатацию более 20 лет назад. Сегодня этой информационной системой в оперативном режиме пользуется служба охраны лесов от пожаров по всей стране для выявления очагов, непрерывного мониторинга и прогноза их динамики.
— А какова роль ИКИ РАН в важнейшем инновационном проекте государственного значения (ВИП ГЗ)?
— Одним из приоритетных направлений ВИП ГЗ является создание в России национальной системы наблюдений за экосистемными пулами углерода и потоками парниковых газов на основе комплексного использования данных дистанционного зондирования, выборочных наземных наблюдений на сети тестовых полигонов и моделей. Сегодня эта система мониторинга уже опирается на сотни тестовых полигонов, расположенных в различных природно-климатических зонах страны, в том числе не только в лесах, но и в других типах наземных экосистем (болота, степи, тундра и др.). Институт космических исследований ведёт ряд ключевых задач, связанных с этим проектом.
В частности, мы разрабатываем систему дистанционного мониторинга бюджета углерода в наземных экосистемах и, в первую очередь, в лесах. Разрабатываем информационно-аналитическую среду ИАС «Углерод-Э», которая аккумулирует в себе все результаты мониторинга наземных экосистем, предоставляет инструменты анализа данных о содержании и динамике углерода, оценки его баланса в экосистемах и создает механизмы эффективного доступа пользователей к этим данным. Полученными данными активно пользуется Росгидромет, в частности, Институт глобального климата и экологии имени академика Ю.А. Израэля, который готовит национальные отчёты о кадастре парниковых газов.
В частности, в 2024 году в национальный отчет впервые были включены данные о бюджете углерода в лесах России, полученные на основе методов дистанционного зондирования из космоса и создаваемой сети тестовых полигонов. Результатами нашей работы активно пользуется Министерство экономического развития Российской Федерации, Министерство природных ресурсов и другие правительственные органы. Ну, и конечно, этими данными пользуются активно и учёные. Исследователи имеют доступ к регулярно обновляемой и достоверной информации о том, какое количество углерода поглощают и накапливают наземные экосистемы, а также какой его объём возвращается обратно в атмосферу в виде парниковых газов.
Фото: из личного архива С.А. Барталева
— Сергей Александрович, что нового ученые узнали в процессе этой работы, есть ли какие-то впечатляющие данные?
— Да, много интересных новых и, часто, неожиданных результатов удалось получить. Во-первых, мы узнали, что лесов у нас больше, чем мы видим по данным официальной отчетности. В частности, мы видим, что увеличивается площадь лесов. В своё время мы делали исследования и приходили к выводам, что площадь лесов сокращается за счёт пожаров и различного рода нарушений. И это действительно так и есть, но в то же время площадь лесов растёт на территориях, где леса не учитываются, то есть происходит зарастание неиспользуемых сельскохозяйственных земель в целом ряде регионов.
С другой стороны, видимо, в силу изменений климата, мы совершенно отчётливо видим, что леса начинают появляться, например там, где их раньше вовсе не было. Это заболоченные земли. В результате изменений климата понижается уровень грунтовых вод, и эти территории уже становятся доступными для зарастания древесно-кустарниковой растительностью. Мы наблюдаем такого рода процессы зарастания болот на основе архивов спутниковых данных глубиной более 20 лет. На северных территориях леса появляются за пределами границ лесного фонда, в частности, в тундровой зоне. И с точки зрения формальных критериев учёта эти территории могут быть отнесены к лесам.
Кроме того, данные дистанционного зондирования показывают, что и запас лесов растет. По данным официальной отчётности, на территории, где лес учтен, запас стволовой древесины составляет примерно 83 млрд кубометров. А по нашим данным дистанционного зондирования, эта цифра минимум на 25-30% больше. На основе этих данных, наши расчеты показывают, что бюджет углерода в лесах страны также существенно выше, чем в данных официальной отчётности. То есть, если раньше величины баланса углерода в управляемых лесах составляли порядка 650 миллионов тонн эквивалента углекислого газа, то наши оценки существенно больше и превышают 1,1 миллиарда CO2.
— Весна — период начала лесных пожаров. Как спутниковые наблюдения определяют очаги лесных пожаров?
— Сейчас мы пользуемся большим количеством спутников, обладающих достаточно хорошими характеристиками. Если раньше мы получали данные по всей стране примерно 2–4 раза в сутки, то сейчас наблюдение осуществляется не менее 20–30 раз в течение суток. Спутниковые наблюдения определяют очаги лесных пожаров с помощью алгоритмов, которые выявляют повышение локальной яркостной температуры на местности. И очень важно иметь в виду, что чем раньше выявляется очаг горения, тем быстрее происходит реакция служб лесопожарной охраны. Пожар необходимо выявить и потушить на самых ранних стадиях возникновения. Если время упущено, то дальше может быть не только трудно, но часто и невозможно потушить пожар.
Мы сейчас используем большое количество спутников, совершенствуются алгоритмы. Сегодня мы можем не только выявлять очаг, но и моделировать развитие пожара. Данные метеорологических наблюдений содержат информацию о том, с какой скоростью дует ветер, в каком направлении, какие возможны осадки, какова влажность в лесу. Кроме того, при прогнозном моделировании развития пожара необходимо учитывать рельеф местности, наличие на местности водных преград. Все эти данные включаются в модель, которая даёт прогноз развития пожара на ближайшие часы или дни. Таким образом, мы не только можем обнаружить пожар, но и спрогнозировать, куда он будет двигаться. Кроме того, у нас есть методы, которые позволяют оценивать последствия пожара, в частности, степень повреждения леса огнем.
— Можно ли на основании дистанционного зондирования прогнозировать возникновение лесных пожаров или метод позволяет фиксировать только действующее горение?
— Наши разработки потенциально могут использоваться для оценки пожарной опасности, то есть для степени риска возникновения пожара. В частности, леса могут иметь различную пожарную опасность в зависимости от своей породной структуры. Кроме того, на уровень пожарной опасности существенное влияние оказывают и метеорологические условия, такие как количество осадков и температура воздуха. Но конкретно сказать, что вот в этом месте возникнет пожар, сложно, поскольку здесь определяющую роль играет наличие источников огня.
Источником огня в большинстве случаев является человек, и мы никак не можем спрогнозировать его поведение. Это могут быть случайные люди, охотники, рыбаки. Другой источник — грозовые разряды. У нас в стране есть система регистрации гроз, которая фиксирует молниевые разряды, но все-таки этот метод пока еще относится к разряду перспективных направлений исследований.
— Предоставляет ли ИКИ РАН сведения в какие-либо ведомства для оперативного реагирования на возгорания?
— Конечно. Наш основной партнёр ФБУ «Авиалесоохрана». Эта служба занимается организацией тушения пожаров по всей стране. Она находится в подчинении Рослесхоза. У них есть диспетчерская служба, которая пользуется постоянно нашей системой дистанционного мониторинга ИСДМ «Рослесхоз». На сайте появляется регулярная информация, за которой они следят. Спутник получает данные, наша система выполняет их автоматическую обработку, и фактически без участия человека в системе появляется информация о том, где возник пожар, когда был обнаружен, какую площадь занимает, с какой скоростью распространяется, каков его периметр. Благодаря этому рассчитываются силы и средства для тушения. Система постоянно обновляется, а Институт космических исследований занимается ее поддержкой. Если возникают какие-то сбои, мы их оперативно устраняем.
— Как успехи в дистанционном зондировании Земли изменили подход к управлению лесами и лесными пожарами в России?
— В части лесных пожаров это кардинально изменило ситуацию, потому что до появления системы дистанционного мониторинга учёт пожаров осуществлялся не так полно, и реакция на возгорания была не такой быстрой. Поэтому дистанционное зондирование значительно улучшило ситуацию с мониторингом пожаров. И за последние 20 лет система мониторинга и управления пожарами стала совсем другой. Но, конечно, дистанционное зондирование следует более активно использовать и в других направлениях. Например, для изучения лесных ресурсов, для оценки повреждения лесов насекомыми-вредителями. Сейчас мы тоже работаем в этом направлении, и у нас есть разработки, которые, могут быть в перспективе востребованы лесным хозяйством в целях его совершенствования и эффективного управления лесами.
Москва
