сюжет для голливуда
Наши ученые разместили высокотехнологичное оборудование в глухой тайге


По материалам публикаций в печати : Фото_С. Верховец

Летом состоялось торжественное открытие научной обсерватории «Станция высотной мачты ZOTTO». Уникальная мачта высотой 302 м построена для измерений состава атмосферы в cмешанном слое, что связано с глобальными изменениями климата планеты и необходимостью точной оценки сибирских экосистем как поглотителей углекислого газа антропогенного происхождения.

Всеобщее потепление, по мнению ученых, наступает из-за роста концентрации парниковых газов, в первую очередь двуокиси углерода и метана, что и приводит к так называемому парниковому эффекту. Накопленные в верхних слоях атмосферы газы становятся экраном для отраженного длинноволнового излучения, из-за них все больше тепловой энергии, ранее уходящей в космос, возвращается на поверхность Земли. Выбросы парниковых газов достигли такого высокого уровня, когда кредит естественных возможностей усваивать углерод экосистемами уже исчерпан.

В 1992 году в бразильском городе Рио-де-Жанейро была принята Рамочная Конвенция ООН по изменению климата. Цель ее – общими усилиями всех стран не допустить дальнейшего повышения концентрации парниковых газов в атмосфере. Правительства около 200 стран взяли на себя обязательства по ограничению антропогенных, то есть связанных с деятельностью человека, выбросов парниковых газов на своих территориях. Спустя пять лет в городе Киото (Япония) был подписан протокол к Конвенции, установивший количественные обязательства стран-участниц по сокращению выбросов парниковых газов. Там же вводятся так называемые квоты для стран-участниц Киотского протокола. Экономисты подсчитали, какая часть всех парниковых газов выбрасывалась каждой страной в 1990 году и на сколько процентов они могли бы снизить эти выбросы. А политики согласились утвердить эти цифры как точку отсчета. В результате родилось решение, что если одна страна выбрасывает в атмосферу больше парниковых газов, чем установленная для нее квота, то можно прикупить недостающий до нужного уровня объем выбросов. Так сложилась ситуация, когда Россия может продавать свои квоты. Удаление двуокиси углерода из атмосферы природными экосистемами-поглотителями (в России к ним относятся лесные территории) засчитывается в счет выполнения показателей снижения выбросов.

Экосистема Сибири поглощает 1/6 часть индустриальных выбросов всей планеты

Однако реализация Киотских соглашений натыкается на недостаток научной информации о процессах выделения и поглощения парниковых газов лесными и другими экосистемами. Без научно обоснованной информации ни о какой торговле квотами речи никто вести не будет. Родилась идея провести масштабные международные исследования, и ключевую роль в них должна сыграть научная обсерватория в Центральной Сибири.

Конкретное место исследований выбрано в 25 километрах от села Зотино Туруханского района (и в полутысяче км от Красноярска), что и дало вышке название ZOTTO. Эти места с очень низкой плотностью населения, экологическое загрязнение здесь минимальное, и можно добиться высокой точности измерений.

Идея строительства станции начала воплощаться в 2003 году, когда приступили к согласованиям, проектированию, геологическим изысканиям. В сентябре 2004 года на месте оси будущей башни был забит первый колышек. В октябре 2006 года объект был сдан в эксплуатацию. Высотная мачта – самый заметный, но далеко не единственный объект научной обсерватории. Рядом расположен подземный бункер, напичканный самым современным оборудованием. Приборы очень деликатные и высокоточные, а потому в лаборатории поддерживаются условия с раз и навсегда заданными параметрами. По соседству построен небольшой домик для ученых. В систему жизнеобеспечения входят три дизель-генератора, водозаборная скважина, хранилище дизтоплива. На станции постоянно находятся три человека, они обслуживают оборудование и ведут при этом необходимые научные наблюдения. Живут по месяцу вахтовым способом. С конца декабря по март до обсерватории можно добраться по зимнику из Енисейска.

В навигацию – по Енисею, в межсезонье – только по воздуху, вертолетом.
Оборудование работает в полуавтоматическом режиме. Каждые восемь минут расположенные на высоте 4, 52, 92, 227 и 301 метр воздухозаборники берут пробы, а приборы определяют содержание в них угарного и углекислого газов, метана, озона, оксидов азота и вносят все показания в базу данных. Кроме того, записываются метеорологические параметры, аэрозоли и ряд других показателей, интересных ученым.

А за тысячи километров от Зотино, в Баварии, уже несколько лет красуется точно такая же башня-близнец. Разница в том, что немецкая лаборатория расположена не в лесном массиве, а в районе с развитой промышленностью и интенсивным сельским хозяйством. Ученые специально выбрали два принципиально различных по антропогенной нагрузке региона: промышленный центр Германии и девственные леса Центральной Сибири. Сопоставляя точные данные, можно следить за изменениями климата и состава атмосферы над Евразией.

Зачем для анализа состава атмосферы потребовалось строительство вышки?
Измерения потоков газов, которые вдыхает-выдыхает тайга, проводились и раньше, но в основном с небольших вышек и мачт до 30 метров высотой. Однако быстро выяснилось, что немаловажную роль играют суточные колебания “дыхания” экосистемы - растений и животных. А кроме того, “дышит” и почва, испуская потоки CO2 и других газов, на которые обычно и сваливают вину за потепление. Как понять, откуда что берется, и как все это в действительности влияет на климат?

Ученые попробовали определять состав воздуха с борта самолета в нижних слоях свободной тропосферы. Однако на такой высоте преобладают горизонтальные трансконтинентальные перемещения огромных воздушных масс. Откуда именно занесло молекулы парниковых газов?
Оптимальная вилка между “высоко” и “низко” - зона смешанного слоя атмосферы на высоте от 200 до 1500 метров от Земли. Здесь потоки, вызванные вращением планеты и взаимодействием верхних и нижних слоев атмосферы, перемешивают массы воздуха и “усредняют” их состав над целыми регионами, что на пользу исследованиям.

Производимые наблюдения позволят не только уточнить происхождение той или иной порции атмосферного потока, выявить антропогенные и биогенные источники парниковых газов, но и разобраться в том, насколько далеко “залетают” загрязненные промышленными выбросами воздушные массы.

России этот проект сулит большие выгоды. По площади леса Сибири составляют пятую часть всех мировых лесов. Можно будет точно измерить “объем легких” сибирских лесов и перевести полученные цифры в полновесную валюту... Прибыль принесет продажа неиспользованных нами квот на выброс антропогенных парниковых газов тем индустриально развитым странам, которым эти квоты нужны. Емкость этого рынка на 2008-2012 годы эксперты оценивают примерно в 10 миллиардов евро.

Проект вышки в Зотино стоит миллион евро и осуществляется через Международный научно-технический центр (МНТЦ) Обществом им. Макса Планка (Германия) и Российской Академией наук. Непосредственные исполнители проекта — Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН (Красноярск), Институт биогеохимии общества Макса Планка (г. Йена), Институт химии им. Макса Планка (г. Майнц), Институт тропосферных исследований (г. Лейпциг) и Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН (г. Москва). Научные руководители проекта с российской стороны — ректор СФУ академик Е. А. Ваганов, с немецкой стороны — профессор Мартин Хайманн, менеджер проекта — руководитель департамента международного сотрудничества СФУ С. В. Верховец.