1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Известия РАН. Физика атмосферы и океана
  4. T. 59, № 3, 2023

Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 2023, T. 59, № 3, стр. 309-321

Эмиссия метана из озер севера Западной Сибири

В. С. Казанцев a, *, Л. А. Кривенок a, Ю. А. Дворников a, b, В. А. Ломов a, А. Ф. Сабреков a, c

a Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН
119017 Москва, Пыжевский пер., д. 3, стр. 1, Россия

b Департамент ландшафтного проектирования и устойчивых экосистем Аграрно-технологического института РУДН
117198 Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6, Россия

c Югорский государственный университет
628012 Ханты-Мансийск, ул. Чехова, д. 16, Россия

* E-mail: kazantsev@ifaran.ru

Поступила в редакцию 23.12.2022
После доработки 16.02.2023
Принята к публикации 10.03.2023

Аннотация

В работе приведены результаты измерений удельных потоков (УП) метана в атмосферу из термокарстовых озер, расположенных на территории Российской Федерации в предгорьях Полярного Урала, на побережье Карского моря и в северо-западной части полуострова Ямал. Всего исследовано 13 водных объектов и измерено около 500 УП метана методом плавающих камер. Результаты показали, что 95% УП не превышает 8 мг СН4 м–2 ч–1. Для этих УП выявлена статистически значимая корреляция с приземной скоростью ветра во время измерения, которая во многом определяет интенсивность газообмена на границе “вода – атмосфера”. Исключениями из этой зависимости стали измерения в предполагаемой зоне выхода метановых сипов. Для большинства озер наибольший разброс измеренных УП наблюдался в мелководной части. Проанализирована суточная динамика УП метана, которая аппроксимирована синусоидальной функцией. Для представленных в работе озер диапазон оценок эмиссии метана составляет 0.23–775.38 г СН4 ч–1. Результаты, полученные в ходе работы, – важный материал для расчетов региональных оценок эмиссии метана с поверхности термокарстовых озер тундровой зоны.

Ключевые слова: парниковые газы, пресноводные экосистемы, удельные потоки, суточная динамика, углеродный баланс

Список литературы

  1. Глаголев М.В., Клепцова И.Е., Казанцев В.C. и др. Эмиссия метана из болотных ландшафтов тундры Западной Сибири // Вестник ТГПУ. 2010a. № 3(93). С. 78–86.

  2. Глаголев М.В., Сабреков А.Ф., Казанцев В.С. Измерение газообмена на границе почва/атмосфера. Томск: Издательство Томского государственного педагогического университета, 2010b. 96 с.

  3. Голубятников Л.Л., Казанцев В.С. Вклад тундровых озер Западной Сибири в метановый бюджет атмосферы // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2013. Т. 49. № 4. С. 430–438.

  4. Забелина С.А., Широкова Л.С., Климов С.И. и др. Эмиссия метана с поверхности термокарстовых озер большеземельской тундры // Мониторинг состояния и загрязнения окружающей среды. Основные результаты и пути развития. 2017. С. 152–153.

  5. Ребристая О.В., Хитун О.В. Ботанико-географические особенности флоры Центрального Ямала // Ботанический журнал. 1998. Т. 83. № 7. С. 37–52.

  6. Юрцев Б.А., Толмачев А.И., Ребристая О.В. Флористическое ограничение и разделение Арктики // Арктическая флористическая область / Под ред. Юрцева Б.А. Ленинград: Наука, 1978. С. 9–104.

  7. Bastviken D., Cole J.J., Pace M.L., Van de Bogert M.C. Fates of methane from different lake habitats: Connecting whole lake budgets and CH4 emissions // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. № G2. G02024. https://doi.org/10.1029/2007JG000608

  8. Bastviken D., Santoro A.L., Marotta H. et al. Methane emissions from Pantanal, South America, during the low water season: toward more comprehensive sampling // Environ. Sci. Technol. 2010. V. 44. № 14. P. 5450–5455.

  9. Bazhin N. Methane Emission from Bottom Sediments // Chem. Sustain. Dev. 2003. V. 11. P. 577–580.

  10. CAVM Team. Circumpolar Arctic Vegetation Map. (1 : 7,500,000 scale), Conservation of Arctic Flora and Fauna (CAFF). Map № 1. 2003.

  11. Cole J.J., Caraco N.F. Atmospheric exchange of carbon dioxide in a low-wind oligotrophic lake measured by the addition of SF6 // Limnol. Oceanogr. 1998. № 43. P. 647–656.

  12. Dvornikov Y., Leibmann M., Heim B. et al. Geodatabase and WebGIS project for long-term permafrost monitoring at the VaskinyDachi Research Station, Yamal, Russia // Polarforschung. 2016. V. 85. № 2. P. 107–115.

  13. Dvornikov Y.A., Leibmann M.O., Heim B. et al. Thermodenudation on Yamal peninsula as a source of the dissolved organic matter increase in thaw lakes // Earth’s Cryosph. 2017. V. 21. № 2. P. 28–37.

  14. Esri, Garmin, HERE, GEBCO, NOAA, National Geographic, Geonames.org et al. 2020. ESRI World Ocean Base [Online map]. URL: https://services.arcgisonline.com/ArcGIS/ rest/services/Ocean/World_Ocean_Base/MapServer/ tile/%7Bz%7D/%7By%7D/%7Bx%7D (22.12.2022).

  15. UNESCO/IHA GHG measurement guidelines for freshwater reservoirs / Goldenfum J.A. (Ed.). International Hydropower Association (IHA): London, UK, 2010. 138 p. URL: https://www.hydropower.org/publications/ ghg-measurement-guidelines-for-freshwater-reservoirs (30.01.23).

  16. Gruca-Rokosz R., Tomaszek J. Methane and Carbon Dioxide in the Sediment of a Eutrophic Reservoir: Production Pathways and Diffusion Fluxes at the Sediment–Water Interface // Water Air Soil Pollut. 2015. V. 226. P. 16–32.

  17. Guerin F., Abril G. Significance of pelagic aerobic methane oxidation in the methane and carbon budget of a tropical reservoir // J. Geophys. Res. 2007. V. 112. P. 3006–3020.

  18. Harrison J., Deemer B., Birchfield M., O`Malley M. Reservoir Water-Level Drawdowns Accelerate and Amplify Methane Emission // Environ. Sci. Technol. 2017. V. 51. № 3. P. 1267–1277.

  19. IPCC, 2021: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / Masson-Delmotte V et al. (eds). Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 2021. 2391 p. https://doi.org/10.1017/9781009157896

  20. Kazantsev V.S., Krivenok L.A., CherbuninaM.Yu. Methane emissions from thermokarst lakes in the southern tundra of Western Siberia // Geogr. Environ. Sustain. 2018. V. 11. № 1. P. 58–73.

  21. Klaus M., Vachon D. Challenges of predicting gas transfer velocity from wind measurements over global lakes // Aquat. Sci. 2020. V. 82. № 3. P. 53.

  22. Liss P.S., Slater P.G. Flux of gases across the air-sea interface // Nature. 1974. V. 247. P. 181–184.

  23. Milberg P., Tornqvist L., Westerberg L., Bastviken D. Temporal variations in methane emissions from emergentaquatic macrophytes in two boreonemoral lakes // AoB Plants. 2017. V. 9. № 4. https://doi.org/10.1093/aobpla/plx029

  24. Miller B., Arntzen E., Goldman A., Richmond M. Methane Ebullition in Temperate Hydropower Reservoirs and Implications for US Policy on Greenhouse Gas Emissions // Env. Manag. 2017. V. 60. № 4. P. 615–629.

  25. Ostrovsky I., McGinnis D., Lapidus L., Eckert W. Quantifying gas ebullition with echosounder: the role of methane transport by bubbles in a medium-sized lake // Limn. and Oceanogh-Meth. 2018. V. 6. № 2. P. 105–118.

  26. Repo E., Huttunen J.T., Naumov A.V. et al. Release of CO2 and CH4 from small wetland lakes in western Siberia // Tellus B: Chem. Phys. Meteorol. 2007. V. 59. № 5. P. 788–796.

  27. Sabrekov A., Glagolev M., Kleptsova I., Maksyutov S. CH4 emission from West-Siberia tundra mires // Environmental Dynamics and Global Climate Change. 2011. V. 2. № 1. P. 1–16.

  28. Sander R. Compilation of Henry’s law constants (version 4.0) for water as solvent // Atmos. Chem. Phys. 2015. V. 15. P. 4399–4981. https://doi.org/10.5194/acp-15-4399-2015

  29. Savvichev A., Rusanov I., Dvornikov Yu. et al. The water column of the Yamal tundra lakes as a microbial filter preventing methane emission // Biogeosciences. 2021. V. 18. № 9. P. 2791–2807.

  30. Striegl R.G., Michmerhuizen C.M. Hydrologic influence on methane and carbon dioxide dynamics at two northcentral Minnesota lakes // Limnol. Oceanogr. 1998. V. 43. P. 1519–1529. https://doi.org/10.4319/lo.1998.43.7.1519

  31. Theil H. Economic forecasts and policy. North-Holland Pub Co, Amsterdam, 1958. 562 p.

  32. Utsumi M., Nojiri Y., Nakamura T. et al. Dynamics of dissolved methane and methane oxidation in dimictic Lake Nojiri during winter // Limnol. Oceanogr. 1998. V. 43. P. 10–17. https://doi.org/10.4319/lo.1998.43.1.0010

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Известия РАН. Физика атмосферы и океана

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал