Эмиссия со2 что это
Как очистить воздух в стране и не платить Европе карбоновый налог
Трансграничный европейский карбоновый налог
Подлинной причиной появления углеродной повестки в риторике политиков развитых государств по всему миру является желание заставить бизнес вкладывать средства в модернизацию производства. Условный Apple должен не хранить триллион долларов в банке, а инвестировать его в экономику. Почему бизнес не вкладывает деньги в экологизацию производства без принуждения со стороны государства? Дело в том, что крупнейшие производственные концерны во многих технологических аспектах практически достигли совершенства. Бизнес создает продукцию нужного качества с оптимальным приемлемым уровнем доходности, и, соответственно, расходы на мероприятия по повышению энергоэффективности производства лишь увеличат себестоимость и окупаться не будут. Однако при кажущемся экономическом балансе это ведет к стагнации мировой экономики, что не выгодно ни США и Европе, ни России.
Декарбонизация — сокращение объема выбросов (углеродного следа) при производстве продукции — стала тем самым логичным поводом заставить собственников модернизировать заводы. Глобальное потепление, вызванное увеличением выбросов СО2, усилиями политиков и СМИ превратилось в мировое социальное зло, на борьбу с которым благословляют и рьяные экологи, и умеренные чиновники, и простые граждане, напуганные прогнозами апокалиптических природных катастроф.
Как ни парадоксально, новые требования в стратегической перспективе — это большой плюс, так как модернизация экономики стимулирует появление новых рабочих мест, новых технологий и логистики, новой добавочной стоимости. Деньги теряют статус главной религии капитализма. Теперь во главе угла стоит декарбонизация. Это и доход как результат снижения «зеленой» налоговой повинности, и влияние — компаниям с минимальными показателями эмиссии СО2 открываются новые рынки, и престиж — статус «эко» повышает котировки предприятий с маркером ESG на финансовых биржах.
Следствие этой политики — появление у ЕС официального повода защитить своих внутренних производителей от конкуренции со стороны России, Китая, Индии и других стран, где добываются ресурсы и себестоимость их переработки ниже. Европа нашла универсальный язык для сторонников Греты Тунберг и ее противников — язык денег.
Оценка объемов и сроки введения нового трансграничного карбонового налога разнятся: оптимисты говорят о «закручивании зеленых гаек» с 2028 года, пессимисты готовятся к убыткам уже с 2022 года. Аудиторская компания KPMG считает, что по «усредненной» модели ежегодная углеродная повинность стартует в России в 2025 году.
Если говорить о влиянии карбонового налога на жизнь обычных людей, то он является экономической угрозой прежде всего для населения стран-экспортеров, то есть для нас с вами. Конечно, когда-то в будущем страна будет пожинать плоды экономического роста за счет инвестиций компаний, деятельность которых направлена на модернизацию. Но сначала нас ждет очередной кризис. Ведь сегодня деньги в казну поступают по большей части из средств от экспортной деятельности. Если экспортная выручка сократится, о чем прямо говорит совладелец «Лукойла» Леонид Федун, это затронет возможность государства обслуживать бюджет. Деньги придется брать из других источников — например, переложив по новой традиции бремя налога на граждан. Поэтому выражение «люди — это новая нефть» близко к правде.
Может ли Россия выиграть в этой войне? Если сидеть сложа руки, то не поможет ничего. Но, к счастью, у России есть мощный научный потенциал. Необходимо сделать оптимальный выбор между безоговорочной уплатой налога и сумасшедшими тратами на технологии улавливания СО2. Прогрессивность и эффективность решений российских ученых признаны коллегами во всем мире. Прошлым летом инновационный метод в сфере энергоэффективности стал призером международной конференции PRES’20. Его суть заключается в устранении первопричины эмиссии углекислого газа, то есть в сокращении объема сжигаемого топлива любого типа. Осталось дождаться, когда инновационным изобретением наших ученых заинтересуются отечественная промышленность и российские чиновники, ответственные за разработку программ по энергосбережению и достижению углеродной нейтральности.
Энергоэффективность как ключевой фактор экономического развития
За сложным понятием кроется простой смысл: энергоэффективность — это показатель «выгоды» от использования сжигаемого топлива. Один завод тратит на производство единицы продукции тонну топлива, а другой — две тонны. Выходит, завод №1 обладает энергоэффективностью на 100% больше, чем завод №2. От количества сжигаемого топлива напрямую зависит и уровень выбросов, поэтому повышение энергоэффективности — первый союзник в снижении карбонового следа.
В выигрыше не только экология. Энергоэффективное предприятие тратит банально меньше денег на то же самое топливо, а оборудование такого завода менее подвержено износу. Это и является ключевым фактором экономического развития не только отраслевых предприятий, но и всей экономики.
Все способы повышения энергоэффективности сводятся к трем инструментам. Первый — замена оборудования по позиции: предприятие оснащается установками, имеющими больший КПД. Чем дороже оборудование может позволить себе предприятие, тем ниже будут показатели энергопотребления, но рентабельность решения из-за затрат на переоснащение сводится к нулю. Второй инструмент — перестройка технологической схемы. Спроектировать оптимальную архитектуру в этом случае помогают высокие технологии, и лидером здесь по праву считается немецкая компания SAP. Такое решение дает предприятию больше плюсов, нежели замена оборудования, но все еще ведет к значительным издержкам. Также бизнесу важно не только внедрять технологии, но и получать видимый эффект. Здесь на помощь приходит компания Solomon с их «квартилями», рейтинговой системой НПЗ, ранжирующей заводы в зависимости от достигнутых показателей энергоэффективности. Метод пользуется популярностью в США и Европе. Третий путь — поиск и устранение уязвимостей в текущей схеме теплоэнергообмена без замены установок. Российские ученые соединили теорию и практику в цифровой экосистеме ANSELM. Специальное ПО в удаленном режиме находит «пробоины в работе», после чего софт с точностью 95% оценивает потери на каждом производственном участке, предлагая решения по устранению проблем. У российской науки все еще не так много «точек конкуренции» с Западом, и энергоэффективность, пожалуй, из тех редких направлений, где продукт отечественных ученых котируется наравне с достижениями иностранных коллег.
Можно ли достичь нулевых выбросов в масштабах мира
Желаемую стратегию развития человеческой цивилизации определяют Цели устойчивого развития ООН, принятые под занавес 2015 года. Согласно документу, одна из приоритетных задач для мирового сообщества — устранение вредного воздействия выбросов углерода, то есть восстановление баланса на планете и возвращение к прежнему состоянию, преобладающему полтора века назад.
Дискуссию о полном прекращении выбросов и возвращении к истокам оставим теоретикам, нас интересует понятие «нулевые выбросы». Что это? Технически все просто: это когда предприятие выбрасывает некий объем углекислого газа и одновременно этот же объем улавливает и перерабатывает. Карбоновый след в таком случае будет равняться нулю. И если климатическая нейтральность в определении ООН едва ли достижима, то нейтральность в такой интерпретации — реализуемая цель в масштабах не только одного предприятия, но и России в целом.
Итак, стоимость улавливания СО2 обойдется промышленнику в 150$ за тонну. Уловить весь объем углекислого газа даже для небольшого завода значит потратить миллионы или даже миллиарды рублей. Самое время вспомнить об энергоэффективности: если сократить саму эмиссию СО2 до минимально возможного уровня, то и затраты на «ловлю» пойдут вниз. Союз технологий «ловли» и энергоэффективности — эффективный рецепт «нулевой эмиссии».
Фото: Unsplash
Карбоновые фермы
Чтобы рассказать о технологиях улавливания СО2, придется вернуться к школьным урокам биологии. Фотосинтез является фронтменом таких технологий: растения поглощают углекислый газ, фактически впитывая в себя карбоновый след предприятий. На этом принципе построена идея карбоновых ферм, и теоретически любой лесной массив мог бы получить подобный статус, если бы не пара «но».
Первое связано с тем, что при гибели лесного массива в атмосферу выделяется тот же объем углекислого газа, который поглощался деревьями на протяжении десятков лет их жизни. Второе — это нормативно-правовой аспект. Да, деревья поглощают выбросы, но как компания сможет «присвоить» себе это поглощение, если лес и завод — два совершенно разных актива?
Решением этих вопросов занимаются современные «карбоновые фермеры». Их главная задача состоит в разработке фитокомплексов из генетически модифицированных растений, способных поглощать больше углекислого газа, нежели обычные леса, устойчивых к огню и живущих десятилетиями. При этом важна система сертификации, которую признает государство, чтобы фитомассив на законных основаниях «ловил» СО2 именно в копилку конкретного завода.
Сколько карбоновых ферм нужно, чтобы защитить Россию от санкций, пока точно никто не знает. Прежде всего потому, что нет универсальных методик оценки уровня улавливания углекислого газа. Считается, что леса в Европе поглощают в четыре раза больше СО2, чем леса в России, по крайней мере на бумаге. Сейчас ученые пытаются просчитать приблизительную площадь карбоновых ферм, необходимую для достижения углеродной нейтральности. По нашим пессимистическим прогнозам, для этого может потребоваться выделение до 1% текущих лесных насаждений всей территории страны. Это оглушительная цифра. Это больше площади Бельгии. Российская компания Ctrl2go уже создала первый научный карбоновый полигон в Калужской области и разрабатывает технологию дистанционного измерения секвестрации углерода.
Декарбонизация в России в ближайшей перспективе
Больше текстов об экологии и обществе — в нашем телеграм-канале «Проект “Сноб” — Общество». Присоединяйтесь
Эмиссия СО₂ почвенным покровом
В глобальных изменениях природной среды и климата ведущая роль принадлежит циклу углерода, с которым связаны биогеохимические циклы остальных элементов, а через парниковый эффект и состояние атмосферы, обусловливающее климат, отсюда и изменение продуктивности природных и искусственных экосистем [90].
Цикл углерода в наземных системах определяется балансом между поглощением CO2 наземной растительностью (на создание органического вещества) и выделением углекислого газа при дыхании почв. Существует мнение, что углекислый газ атмосферы на 90% имеет почвенное происхождение [123], это позволяет утверждать, что почвенный покров Земли представляет собой мощный источник углекислоты.
Интегрирующий показатель «дыхание почвы» представляет собой суммарную продукцию СО 2 почвенных микроорганизмов, производимую в результате разложения и окисления органического вещества почвенной фауной и корневыми системами растений. Эмиссия углекислого газа — процесс, характеризующий выделение СО2 с поверхности почвы в атмосферу.
Обычно при оценке дыхания почв авторами оценивается общая эмиссия СО2 с поверхности почвы, и одна величина объективно отражает другую [132].
В то же время почва сама служит резервуаром, аккумулирующим углекислоту. Углерод, накапливающийся и содержащийся в гумусе почв, может служить стоком углекислого газа в течение сотен лет. Другим резервуаром углекислоты в наземных экосистемах служат болота, в которых изъятие углерода происходит тысячи лет. Оценка размеров пула углерода в болотах Северной Евразии составляет 113,5 млрд т [36]. Педогенные карбонаты в зависимости от условий могут аккумулировать или отдавать углекислый газ в почвенный воздух.
| Удельная эмиссия, С—СО2, кг / га | Преобладающие почвы | Площадь, млн га | Эмиссия, млн т |
|---|---|---|---|
| менее 500 | Горные примитивные, горные подбуры тундровые, арктические, арктотундровые, почвы пятен, боровые пески | 183,9 | 73,6 |
| 500—700 | Подбуры тундровые, горные подбуры сухоторфянистые, тундровые глеевые, тундрово-болотные | 142,8 | 85,7 |
| 700—900 | Глееземы таежные, таежные глее-мерзлотные, палевые, подбуры сухоторфянистые, солонцы | 303,8 | 243,1 |
| 900—1200 | Глееподзолистые, глееподзолистые контактно-осветленные, подзолы, грануземы | 242,9 | 255,0 |
| 1200—1500 | Подзолисто- и торфяно-подзолисто-глеевые, подзолистые и подзолы контактно-осветленные, таежные мерзлотные, перегнойно-карбонатные, подбуры таежные, буро-таежные иллювиально–гумусовые, комплекс торфяных и торфяно-глеевых болотных верховых и торфяных торфяно-глеевых болотных переходных и низинных, торфяные и торфяно–глеевые болотные верховые | 147,7 | 19,4 |
| 1500—2000 | Подзолистые, подзолистые глубокоглееватые и глеевые, дерново–подзолы, дерново-карбонатные, буро-таежные, комплекс торфяных и торфяно-глеевых болотных переходных и низинных и торфяных и торфяно-глеевых болотных верховых, бурые пустынно-степные | 157,7 | 276,0 |
| 2000—3000 | Дерново-подзолистые, дерново-подзолистые со вторым гумусовым горизонтом, подзолистые и дерново-подзолистые остаточно–карбонатные, черноземы обыкновенные (западносибирские), торфяные и торфяно-глеевые болотные верховые, каштановые и темно-каштановые, горные буроземы | 150,7 | 376,7 |
| 3000—4000 | Серые лесные, черноземы выщелоченные и оподзоленные, черноземы обыкновенные, черноземы южные, дерново-таежные, буро-таежные иллювиально–гумусовые | 135,1 | 474,3 |
| 4000—6000 | Черноземы типичные, лугово-черноземные, каштановые и темно-каштановые мицелярно-карбонатные, буроземы, буро-таежные | 79,8 | 398,8 |
| более 6000 | Черноземы выщелоченные и типичные мицелярно-карбонатные, черноземы обыкновенные и южные мицелярно-карбонатные, буроземы, подбелы, лугово-черноземовидные | 48,5 | 356,3 |
| Непочвенные образования | Ледники, каменистые россыпи | 44,9 | |
| Водная поверхность | 72,0 | ||
| Итого | 1709,8 | 2738,9 |
Методологической основой при составлении карты послужила известная зависимость скорости разложения органического вещества в почвах и интенсивности продуцирования ими СО2 от биоклиматических условий их формирования. При составлении карты использованы опубликованные базы данных по дыханию почв России, дополнительные литературные источники и картографические материалы [132, 134, 135,136, 137, 151, 195, 278, карта почвенно-географического районирования*]. За основу приняты контуры почвенной карты**.
Все данные по эмиссии CO2 обрабатывались и приводились в соответствие с требованиями содержания карты. При этом оценивалась суммарная эмиссия с поверхности почвы за вегетационный период, которая помимо микробного разложения органического вещества, включает дыхание корневых систем растений.
Группировка почвенных типов и подтипов проводилась с учетом основных биоклиматических параметров — широтной и вертикальной зональности, фациальности, строения почвенного профиля, гумусированности и некоторых других свойств почв. На основе данных по удельной эмиссии СО2 за сутки и продолжительности вегетационного периода для каждой группы почв были рассчитаны потоки углекислого газа за вегетационный период (С—СО2, кг/га). Для почв, по которым имелись данные по эмиссии СО2 под различными фитоценозами и угодьями, рассчитывались средневзвешенные значения эмиссии. Кроме того, выявлялись и учитывались различия в эмиссии СО2 почвами, принадлежащими одному и тому же типу, обусловленные их фациальными особенностями. Для тех почв, по которым отсутствовали данные, значения потоков СО2 принимались аналогичными тем почвам, гидротермические и другие параметры которых были наиболее близкими. По значениям удельной эмиссии С—СО2 почвами выделено 10 градаций. Для каждой градации определен состав групп почв с соответствующими значениями интенсивности эмиссии С—СО2.
Наименьшей эмиссией менее 500 кг С—СО2/га обладают очень холодные, длительно промерзающие почвы полярного пояса, представленные в основном арктотундровыми, тундровыми арктическими, горными примитивными, подбурами тундровыми, арктическими горных территорий, а также комплексами этих почв. Уровни эмиссии в 500—700 кг/га характерны для тундровых глеевых, тундрово–болотных почв, подбуров тундровых, подбуров сухоторфянистых горных провинций и их комплексов.
На Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнинах в пределах бореального пояса, где ярко выражена широтная зональность, потоки СО2 (кг/га) с поверхности почвенного покрова возрастают с севера на юг и составляют для основных типов почв: 700—900 — для глееземов таежных, 900—1200 — подзолов, глееподзолистых контактно-осветленных, 1200—1500 — подзолисто- и торфяно-подзолисто-глеевых, 1500—2000 — подзолистых, дерново-подзолов, подзолистых глубокоглееватых и глеевых, 2000—3000 — для дерново-подзолистых.
В пределах Западно-Сибирской равнины в подзонах северной и средней тайги огромные пространства заняты торфяными почвами верховых и переходных болот. Потоки СО2 за вегетационный период из них колеблются от 1200 на севере региона до 3000—4000 С—СО2 кг/га на юге.
В Восточно-Сибирской мерзлотно-таежной области, характеризующейся четкими фациальными особенностями формирования почвенного покрова, эмиссия СО2 составляет 700—900 — из таежных глее-мерзлотных почв, 1200—1500 кг/га — из таежных мерзлотных, подбуров таежных и буро-таежных почв. Потоки углекислого газа из перегнойно-карбонатных почв на севере и дерново-карбонатных на юге составили 1200—1500 и 1500—2000 кг/га, соответственно.
В суббореальном поясе в пределах Центральной лиственно-лесной, лесостепной и степной области, расположенной в центре Евразии, сохраняются широтно-зональные закономерности формирования почвенного покрова. Эмиссия СО2 из серых лесных почв, черноземов выщелоченных и оподзоленных, черноземов обыкновенных и южных оценивается в 3000—4000 кг/га за период вегетации. Черноземы типичные, лугово-черноземные почвы, темно-каштановые мицеллярно-карбонатные выделяют в атмосферу 4000—6000, черноземы обыкновенные и южные мицелярно-карбонатные — 6000—8000 кг С—СО2/га.
Выделение диоксида углерода с поверхности светло-каштановых и бурых пустынно-степных почв Полупустынной почвенно-биоклиматической области составляет 2000—3000 и 1500—2000 кг/га, соответственно.
Восточная буроземно-лесная область представлена в почвенном покрове буроземами, подбелами и лугово-черноземовидными почвами «амурских прерий». Интенсивность выделения СО2 с поверхности этих почв колеблется от 2000—3000 до 6000 и более кг/га.
Для горных массивов, где ярко выражена вертикальная зональность, эмиссия СО2 из почв несколько ниже, чем из равнинных аналогов, что объясняется, в первую очередь, более коротким вегетационным периодом и особенностями строения почвенного профиля.
Для построения карты абсолютные значения потоков эмиссии углекислого газа с поверхности почв рассчитывались путем умножения средней по шкале величины потока за вегетационный сезон для данной группы почв на занимаемую ею площадь. Площади контуров вычислялись в программе MapInfo.
Суммарная величина эмиссии С—СО2, почвенным покровом России составляет 2,74 млрд т за вегетационный период. Эти данные позволяют утверждать, что сухопутные экосистемы России поглощают углекислого газа больше, чем выделяют, т.е. территория страны выступает в роли значительного поглотителя СО2.
Из полученных данных следует, что в пределах России почвенный источник эмиссии СО2 значительно доминирует над техногенным, который оценивается в 0,78 млрд. т С—СО2/год [134].
Полученное значение суммарной эмиссии на 12% ниже, рассчитанного ранее (3,12 млрд т) и приведенного на предыдущей карте [279], что может быть связано с рядом причин.
В расчетах использована меньшая величина площади суши Российской Федерации, так как в предыдущем варианте не были учтены все территории, находящиеся под водными объектами. Кроме того, за последние годы накоплен обширный материал по эмиссии СО2 почвенным покровом, что позволяет более корректно производить расчеты. Использование (в качестве базовых) контуров новой почвенной карты, привело к перераспределению площадей, приуроченных к тем или иным градациям по удельной эмиссии. Автоматизированный подсчет площадей контуров более точен по сравнению с методом палетки, используемым ранее.
Почвенный покров России, занимающий 11,5% суши Земли, эмитирует в атмосферу 6,3% от глобальной почвенной эмиссии СО2 [135].
Однако, полученную величину суммарной эмиссии нельзя назвать окончательной, так как недостаточно фактического материала по дыханию отдельных типов почв, особенно на территории Восточной Сибири.
Н.Ф. Деева, А.А. Ильина
CO2: как получилось, что Россия всем должна, и чем тут поможет океан
Несколько лет назад Россия присоединилась к Парижскому соглашению по изменению климата. И хотя цель документа благая, изложенная там методика расчета эмиссии и поглощения парниковых газов на бумаге превратила нашу страну в один из основных источников загрязнения. И это несмотря на огромные лесные территории, которые участвуют в поглощении, но в расчет не принимаются.
В основе этого поста — лекция кандидата биологических наук Ольги Нестеровой «Морские экосистемы и глобальные изменения климата», которая прошла в Точке кипения Дальневосточного федерального университета.
Исходные данные
Из-за смещения возникает парниковый эффект, который через несколько десятков лет приведет к тому, что изменится климат планеты, уровень вод океана поднимется на 5–8 метров и затопит части суши, где сейчас проживает чуть ли не 30% населения планеты.
В целом мировое сообщество пристально следит за бюджетом углерода. Этим занимается огромное количество международных организаций. Например, вот отчет про общепланетарный углеродный бюджет американской ассоциации U.S. Carbon Cycle Science Program, которая объединяет как государственные, так и частные организации и лаборатории.
Фрагмент отчета U.S. Carbon Cycle Science Program по обороту диоксида углерода за 2020 год
Как проблему начали решать в мире и что не так с Россией
В 1992 году в Рио-де-Жанейро приняли соглашение — Рамочную конвенцию ООН об изменении климата, в которой развитые страны условились действовать совместно в условиях изменения климата. Дальнейшие конференции определяли и уточняли эти действия.
В 1997 году приняли Киотский протокол, который содержал обязательства для стран по сокращению выбросов.
Наследие Киотского протокола — Парижское соглашение от 12 декабря 2015 года. Оно регулирует меры по снижению содержания углекислого газа в атмосфере с 2020 года. 175 стран-участниц, в том числе Россия, подписали документ 22 апреля 2016 года. Сегодня 197 стран — участники Парижского соглашения, из них 185 его ратифицировали.
Парижское соглашение не предусматривает механизма квот и в нем отсутствуют санкции для стран, не справляющихся с выполнением национальных вкладов. Но обязательства стран — участниц Парижского соглашения планируют обновлять каждые пять лет, начиная с 2022 года. Не исключен сценарий появления штрафов за эмиссию.
К сожалению, при подготовке Парижского соглашения Россия не занимала активную позицию в формировании методик расчета экологического налога и выработке доктрины, связанной с низкоуглеродными технологиями. На тот момент было не очевидно, что обсуждались стратегически важные вопросы. Но теперь они могут повлиять на мировую экономику и экологическую политику в целом.
Принятые документы декларируют, что методики прямого измерения выбросов парниковых газов не целесообразны. Вместо этого документы рекомендуют применять коэффициенты в зависимости от состава топливно-энергетического комплекса в каждой стране.
Такой подход приводит к тому, что Россия в принципе всем должна, поскольку у нас есть нефть и газ, которые мы продаем другим странам. А нефте- и газодобыча приводит к огромным выбросам метана из-за утечек и двуокиси углерода при сжигании попутного газа.
И никакие стратегии компенсации этих выбросов в Парижском соглашении и связанных с ним стандартах не предусмотрены.
Естественно, научное сообщество на такое положение вещей отреагировало довольно бурно. Владимир Павленко, доктор политических наук, автор монографий и публикаций по теме глобальной мировой политики, анализируя Киотский протокол, упоминал, что документ не очень выгоден для России.
По его мнению, положение «загрязнителя» может иметь последствия не только для страны в целом, но и для частного бизнеса. Многие зарубежные компании пишут на упаковке товаров, сколько углерода было выброшено в атмосферу во время производства. Уже разработаны стандартные методики расчета такого персонального углеродного следа.
Надо быть готовым к тому, что товары российского производства могут просто не взять на европейский или азиатский рынок, потому что они не маркированы как низкоуглеродные согласно общепринятой методике.
В идеале мы тоже должны перестраивать свою экономику на низкоуглеродную. Но при нынешнем технологическом укладе выбросы пропорциональны развитию. Страны используют нефть и газ для своих производственных мощностей. Чтобы развиваться, нужно выбрасывать — просто нельзя этого не делать. А если мы отказываемся от этого вида энергии, встает вопрос, в какой стране будет размещаться очередное энергоемкое производство? Скорее всего там, где по какой-то методике насчитали положительный углеродный баланс. При этом общая ситуация с выбросами для планеты не изменится.
Леса в расчет не принимают
По оценкам ряда авторитетных экспертов (например, из Института физики атмосферы), Россия — первая в ряду доноров с показателем превышения поглощения над выбросами в 4–5 раз. К донорам также относятся: Канада, Бразилия, Австралия, Новая Зеландия и Швеция. В то время как выбросы превышают поглощение у остальной Европы, США, Китая и Индии.
Как выглядит ситуация согласно Парижскому соглашению?
Парижское соглашение запрещает национальные методики подсчета и использует методику МГЭИК — межправительственной группы экспертов по изменению климата.
Климатическая доктрина предусматривает компенсацию выбросов только за счет поглощения управляемыми лесами. Это такие территории, где ведется полный учет рубок, не бывает пожаров, и идут постоянные мониторинговые исследования. Как оказалось, на территории России таких лесов почти нет.
В наших масштабах управлять огромными лесными территориями крайне сложно и затратно. А один из немногих участков — заповедный бассейн реки Бикин на Дальнем Востоке — сдан в аренду на 49 лет немецким компаниям вместе с поглотительным ресурсом. В отчетах о своей хозяйственной деятельности этот ресурс засчитывается Германии.
По методике МГЭИК реальный поглотительный ресурс в секторе лесного хозяйства — 600 млн тонн, а по оценке наших экспертов, например профессора Владимира Лукьяненко, — свыше 12 млрд тонн в год. Следуя методике, МГЭИК занижает этот ресурс в 20 раз!
Чтобы привести данные МГЭИК в соответствие с реальностью, нам необходимо вести мониторинг всех земель лесного фонда.
На правительственном уровне уже звучат предложения сделать все леса управляемыми. Это технически сложно, поскольку необходимо устанавливать вышки с газоанализаторами для учета состава атмосферы и потоков воздуха, а это не всегда возможно сделать на сложном рельефе. Плюс необходимо будет проводить наземную инвентаризацию запасов углерода и их динамику в фитомассе, аэрофотосъемку гиперспектральной камерой с помощью дронов и дистанционное зондирование земли с искусственных спутников.
В чем смысл и проблема подсчетов
Мы понимаем, что если правильно все посчитаем, сможем заработать на поглощении. Но сначала нужно доказать мировому сообществу, что мы поглощаем.
К сожалению, мы отстаем по этому направлению. В России темой эмиссии парниковых газов в первую очередь заинтересовались энергетики, поскольку им платить экологические налоги. Сейчас подтягивается научное сообщество. Но климатические исследования до́роги. Необходимо ставить оборудование, обрабатывать терабайты записанных данных.
Газоанализатор, подходящий для этой задачи, годами мониторит 26 климатических параметров одновременно, делая 800 измерений в минуту. Для решения таких задач у нас не хватает ни оборудования, ни вычислительных мощностей.
В итоге пока Россия с точки зрения понимания климатических моделей — белое пятно для мирового сообщества.
8 февраля этого года президент подписал указ о необходимости создать собственную климатическую доктрину (Указ о мерах по реализации государственной научно-технической политики в области экологии и климата). Первое, что следует сделать в рамках этой стратегии, — изучать климат и механизмы адаптации к его изменениям. Второе — научиться прогнозировать последствия изменения климата. В результате на базе научных образовательных учреждений и организаций должны появиться новые подразделения, которые будут заниматься этой темой.
Предстоит исследовать много новых междисциплинарных областей. Мы должны показать, что у нас есть планы по снижению выбросов парниковых газов. Необходимо увязать выбросы с поглощением и доказать свое донорство. Иначе как страна рано или поздно мы будем платить огромный экологический налог.
Например, если ставка за одну тонну CO2 будет на уровне 15 долларов, о чем сейчас говорят на международном уровне, то с России попросят 42 млрд долларов, что соответствует
3% ВВП! А с 2035 года ставка может подняться до 35 долларов за тонну.
Углерод в океане
Сегодня речь в Парижском соглашении идет только о суше. Но океан обеспечивает общемировой сток углерода, его тоже надо учитывать при расчете экологических квот.
Океаны занимают бо́льшую часть поверхности нашей планеты и количество углерода в них намного больше, чем на поверхности суши.
Масса углерода в гигатоннах (1 Гт = 10 9 т)
Вся гидросфера (океаны)
Растворенные бикарбонаты и карбонаты (в целом)
Растворенные бикарбонаты и карбонаты (поверхностные воды)
Растворенные бикарбонаты и карбонаты (глубинные воды)
Органическое вещество (растворенное и взвешенное)
Водная биота (масса живых организмов)
Для сравнения
Наземная биота (в целом)
Масса живых организмов
Масса отмерших организмов на поверхности земли
Глобальные циклы углерода в мировом океане очень сложны. Углекислый газ производится живыми организмами, а также попадает в океан из атмосферы. Часть его возвращается в атмосферу, а другая вместе с останками организмов оседает на морском дне: депонируется в донные осадки.
Есть два основных процесса в глобальном круговороте углерода в океане — биологический и физико-химический насосы. Вместе они обеспечивают поглощение CO2 океаном из атмосферы в объеме около 9,7 Гт в год (2,6 Гт углерода в год).
Последние 50 лет этот углеродный поток увеличивался вслед за антропогенным повышением уровня CO2 в атмосфере.
Процессы, обеспечивающие сток углерода в океан
Биологический насос — терра инкогнита. Мы более или менее представляем, что происходит около поверхности океана. Но про океанские глубины известно гораздо меньше.
Лишь малая часть углерода, связанного в верхнем слое океана в результате жизнедеятельности фитопланктона, достигает глубин, где больше не участвует в обмене с атмосферой.
Биологический насос — основные процессы
CO2, полученный в ходе обмена с атмосферой (на схеме выше под цифрой 1), потребляется при росте фитопланктона (2). Зоопланктон питается фитопланктоном и дышит, снова выделяя углекислый газ (3). Фрагменты распада фитопланктона и фекальные пеллеты, формируемые зоопланктоном (4), содержат углерод, частицы которого оседают по отдельности или в скоплениях (5). Но лишь 5–50% общего углерода достигает глубины 100 метров (6). От 2 до 25% оседает между 100 и 500 метрами. Микробы разлагают оседающие частицы, часть из них потребляется зоопланктоном (7), поэтому предполагается, что только 1–15% исходного углерода из поверхностных вод опускается ниже 500 метров. При этом CO2, образовавшийся при окислении органического вещества (дыхании), рециркулирует обратно в поверхностные слои.
Что именно происходит в океанских глубинах, для нас загадка, которая может привлечь будущих исследователей. При этом объемы поглощения CO2 сушей и морем сопоставимы между собой даже с учетом неопределенности расчетов.
В рассчитанных бюджетах углерода мировой океан в первую очередь выполняет роль стока — в отличие от суши, которая является источником парниковых газов.
Важный факт — растворимость CO2 в морской воде возрастает с понижением температуры. В полярных областях CO2 интенсивно поглощается океаном, а в теплой экваториальной зоне он может выделяться в атмосферу. Поэтому холодные воды Арктики и высоких широт в целом содержат больше углекислого газа, чем воды низких широт. В этом смысле другим странам просто невыгодно учитывать эти углеродные циклы.
Значительное содержание CO2 есть и в придонных холодных водах на глубине ниже 4–4,5 тысяч метров, где происходит растворение известковых раковин.
В данный момент концентрация CO2 в атмосфере повысилась с доиндустриального уровня примерно на 40% (по данным на 2016 год). Около трети CO2, поступившего в атмосферу с начала промышленной революции при сжигании ископаемого топлива и древесины, а также при производстве цемента, уже поглощено океаном.
Таким образом, океан — общемировой сток, и его никак нельзя сбрасывать со счетов при оценке углеродного баланса.
Карбоновые полигоны
Как узнать количество и концентрацию парниковых газов в океане и на суше? Проще всего взять готовые климатические модели, ввести туда данные и получить некие бюджеты — расчеты парниковых газов для определенной территории. Но этого недостаточно. Необходимы реальные исследования.
В марте этого года министр науки и высшего образования Валерий Фальков объявил о запуске нового большого научно-образовательного проекта по созданию карбоновых полигонов.
Карбоновые полигоны — специальные территории, где разместят оборудование для сбора данных, на основе которых планируют разработать методики измерения потоков и баланса основных парниковых газов.
Сейчас выделено семь пилотных геостратегических регионов — Калининградская, Свердловская, Новосибирская, Тюменская и Сахалинская области, Чеченская Республика и Краснодарский край. Конкретные территории еще обсуждают, но в Свердловской области уже подобрали две площадки — около Коуровской обсерватории и учебно-опытного лесхоза Уральского лесотехнического университета недалеко от поселка Северка — и выделили на них 40 млн рублей. Там сейчас закупают оборудование и готовятся к исследованиям.
Кстати, один карбоновый полигон в России уже есть — в Калужской области в границах нацпарка «Угра».
Пока речь идет о создании только лесных полигонов, причем на территории управляемых лесов. Но необходимы и морские полигоны, чтобы собрать доказательные данные для учета вклада океана. Такая площадка должна включать в себя сеть наземных стационарных площадок по непрерывному измерению концентрации и потоков парниковых газов в комплексе с гидрометеорологическими и почвенными данными, а также судовые экспедиционные измерения тех же параметров.
Только так мы сможем доказать, что территория Дальнего Востока и арктических морей действительно поглощает огромное количество углекислого газа и метана.
Я надеюсь, что нам удастся получить документальные подтверждения и потом вынести это на обсуждение мирового сообщества для одобрения новых методик. К тому же мы тут не одиноки — буквально на днях пришли новости из Китая, который также взялся за океан и активное озеленение на суше. Но надо понимать, что все это долго и дорого.
Экспедиция ДВФУ вместе с Тихоокеанским океанологическим институтом, где установили оборудование, способное измерять эмиссию паров воды и метана, рассчитывая их концентрацию по ходу судна