Роль лесов в формировании климата на планете

Роль лесов в формировании климата на планете огромна. В процессе фотосинтеза лес поглощает углекислый газ, накапливая его в древесине, смягчает проявление в атмосфере «парникового эффекта».

Парниковый эффект - повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса.

Идея о механизме парникового эффекта была впервые изложена в 1827 году Жозефом Фурье в статье «Записка о температурах земного шара и других планет», в которой он рассматривал различные механизмы формирования климата Земли. Фурье постулировал, что оптические свойства атмосферы Земли аналогичны оптическим свойствам стекла, то есть её прозрачность в инфракрасном диапазоне ниже, чем в оптическом.

Парниковый эффект существенен для планет с плотными атмосферами, содержащими газы, поглощающие излучение в инфракрасной области спектра, и пропорционален плотности атмосферы. Следствием парникового эффекта является также сглаживание температурных контрастов между полярными и экваториальными зонами планеты, дневными и ночными температурами.

Величина эффекта зависит от количества парниковых газов в атмосферах и, соответственно, от химической эволюции и изменений состава планетарных атмосфер. По степени влияния на климат парникового эффекта Земля занимает промежуточное положение между Венерой и Марсом: у Венеры повышение температуры приповерхностной атмосферы в ~13 раз выше, чем у Земли, у Марса в ~5 раз ниже, что является следствием различных плотностей и составов атмосфер этих планет.

В конце 80-х - начале 90-х годов XX века несколько лет подряд среднегодовая глобальная температура Земли была выше обычной. Это вызвало опасения экологов, что началось прогнозируемое глобальное потепление на планете. Среди ученых существует консенсус, что за последние сто лет среднегодовая глобальная температура поднялась на 0,3 - 0,6 градусов Цельсия и жизнедеятельность человека, связанная с выделением в атмосферу парниковых газов, является основным фактором, который влияет на текущее повышение температуры на Земле.

Основными парниковыми газами, в порядке увеличения их оцениваемого воздействия на тепловой баланс Земли, являются: водяной пар, углекислый газ, метан, озон, галогеноуглероды, оксиды азота, фторсодержащие газы.

Водяной пар- основной естественный парниковый газ, ответственный более чем за 60 % эффекта. Прямое антропогенное воздействие на этот источник незначительно. В то же время, увеличение температуры Земли, вызванное другими факторами, увеличивает испарение и общую концентрацию водяного пара в атмосфере, что повышает парниковый эффект. С другой стороны, облака в атмосфере отражают прямой солнечный свет, тем самым увеличивая альбедо Земли, это создает антипарниковый эффект, уменьшая количество поступаемого солнечного излучения и прогрев атмосферы.

Источниками углекислого газа в атмосфере Земли являются вулканические выбросы, жизнедеятельность организмов, деятельность человека (сжигание ископаемого топлива и биомассы, включая уничтожение лесов; промышленные процессы). Основными потребителями углекислого газа являются растения. В состоянии равновесия в биоценозе поглощает приблизительно столько же углекислого газа, сколько выделяется при гниении биомассы.

Парниковая активность метана примерно в 21 раз выше, чем у углекислого газа. Время жизни метана в атмосфере составляет около 12 лет. Сравнительно короткое время жизни в сочетании с большим парниковым потенциалом может смягчить последствия глобального потепления. Основными антропогенными источниками метана являются пищеварительная ферментация у скота, рисоводство, горение биомассы и уничтожение лесов. Быстрый рост концентрации метана в атмосфере происходил в 1 тысячелетии нашей эры, предположительно в результате расширения сельхозпроизводства, скотоводства и выжигания лесов. В период с 1000 по 1700 годы концентрация метана упала на 40%, но снова стала расти в последние столетия, вероятно в результате увеличения площади пахотных земель, пастбищ и выжигания лесов, использования древесины для отопления, увеличения поголовья домашнего скота, выращивания риса. Некоторый вклад в поступление метана дают утечки при разработке месторождений каменного угля и природного газа, а также эмиссия метана в составе биогаза, образующегося на полигонах захоронения отходов. Анализ пузырьков воздуха во льдах свидетельствует о том, что сейчас в атмосфере Земли больше метана, чем в любое время за последние 400 тыс. лет. С 1750 года средняя глобальная атмосферная концентрация метана возросла на 150%, за последнее десятилетие скорость роста замедлилась.

Озон - различают тропосферный и стратосферный. Первый является парниковым газом, вклад которого в парниковый эффект атмосферы, по наиболее широко распространенным научным оценкам, составляет около 25% от вклада углекислого газа. Второй является важной составляющей стратосферы, известен как «озоновый слой» и защищает Землю от ультрафиолетового излучения Солнца, его вклад в парниковый эффект оценивается близким к нулю. Большая часть тропосферного озона образуется, когда оксиды азота, окись углерода и летучие органические соединения вступают в химические реакции в присутствии солнечного света. Транспорт, промышленные выбросы, а также метан являются основными источниками этих веществ в атмосфере. Время жизни тропосферного озона составляет примерно 22 дня, он связывается в почве, разлагается под действием ультрафиолетовых лучей. Поскольку для образования озона требуется солнечный свет, высокие уровни озона наблюдаются обычно в периоды жаркой и солнечной погоды. В настоящее время средняя концентрация тропосферного озона в Европе в три раза выше, чем в доиндустриальную эпоху. Увеличение концентрации озона вблизи поверхности имеет сильное негативное воздействие на растительность, повреждая листья и угнетая их способность к фотосинтезу. Этим, очевидно, можно объяснить увеличение темпов роста количества углекислого газа в атмосфере в ХХ веке.

Парниковая активность закиси азота в 298 раз выше, чем у углекислого газа. Парниковая активность фреонов в 1300-8500 раз выше, чем у углекислого газа. Основным источником фреона являются холодильные установки и аэрозоли.

По данным Российского регионального экологического центра в Россиипоследствия изменения климата заметны в Северных районах, где происходит сокращение ледниковых массивов.

Для Алтайского края недостаток влаги традиционно играет большую роль. В Барнауле с 1838 года действует старейшая метеостанция, по её данным сильнейшая засуха на Алтае, как и в других регионах, была зафиксирована в 1861-1862 годах. С середины ХХ века вновь фиксируются изменения климата и в ближайшее 30-летие прогнозируется увеличение засушливости. Однако, несмотря на раннее наступление тепла, на нашей территории всегда сохраняется вероятность заморозков, а значительного увеличения вегетационного периода у растений не наблюдается. При общем потеплении нарастает частота аномальных погодных явлений, подобно тому как, 27 сентября 2004 года в Барнауле прошел сильный снегопад - уровень снега тогда составил 21 см.

Чтобызамедлить процесс изменения климата в ближайшем будущем, экологи предлагают человечеству два пути: расширять лесные ресурсы и перейти на использование ветряной или солнечной энергии, чтобы снизить выбросы в атмосферу парниковых газов. В рамках расширения лесных ресурсов интересен международный опыт реализации соглашений Киотского протокола.

Киотский протокол — международный документ, принятый в Киото (Япония) в декабре 1997 года в дополнение к Рамочной конвенции ООН об изменении климата (РКИК). Он обязывает развитые страны и страны с переходной экономикой сократить или стабилизировать выбросы парниковых газов в 2008-2012 годах по сравнению с 1990 годом. Период подписания протокола открылся 16 марта 1998 года и завершился 15 марта 1999 года. По состоянию на 26 марта 2009 , протокол был ратифицирован 181 страной мира, на них совокупно приходится более чем 61 % общемировых выбросов. Исключением из этого списка являются США, они подписали, но не ратифицировали договор. Страны, не подписавшие протокол: Афганистан, Сомали, Андорра, Ватикан, Сан-Марино, Западная Африка. Первый период осуществления протокола начался 1 января 2008 года и продлится пять лет до 31 декабря 2012 года, после чего, как ожидается, на смену ему придёт новое соглашение.

Основные обязательства взяли на себя индустриальные страны: Евросоюз должен сократить выбросы на 8 %; Япония и Канада - на 6 %; страны Восточной Европы и Прибалтики - в среднем на 8 %; Россия и Украина - сохранить среднегодовые выбросы на уровне 1990 года; развивающиеся страны, включая Китай и Индию, обязательств на себя не брали.

Киотский протокол стал первым глобальным соглашением об охране окружающей среды, основанным на рыночном механизме:

- международная торговля квотами на выбросы парниковых газов (государства или отдельные хозяйствующие субъекты на его территории могут продавать или покупать квоты на выбросы парниковых газов на национальном, региональном или международном рынках, квоты в виде ценных бумаг вызывают постоянно растущий интерес на зарубежных фирмах);

- проекты совместного осуществления - сокращение выбросов парниковых газов на территории одной из стран полностью или частично за счёт инвестиций другой страны. Суть проектов совместного осуществления заключается в том, что одна сторона инвестирует в проект, получая в дальнейшем квоту на выбросы парниковых газов, а другая сторона реализует проект, сокращая свой выброс или поглощая углекислый газ;

- проекты чистого развития - сокращение выбросов парниковых газов развивающимися странами полностью или частично за счёт инвестиций другой страной.

Механизмы были разработаны на 7-й Конференции сторон РКИК, состоявшейся в конце 2001 года в Марокко, и утверждены на первой встрече сторон Киотского протокола в конце 2005 года. На данный момент в мире реализован лишь один лесной проект выполненный Китаем в рамках механизмов чистого развития, лесных проектов совместного осуществления в мире еще не было. Товаром на «киотском рынке» является одна условная тонна сокращений выбросов углекислого газа, пересчитанная через потенциал глобального потепления для всех парниковых газов. Сокращенно этот товар называется ЕСВ - Единица сокращения выбросов. Количество ЕСВ рассчитывается как разница между выбросами до модернизации и после.

В России Федеральный закон «О ратификации Киотского протокола к Рамочной конвенции Организации Объединённых Наций об изменении климата» был принят Госдумой РФ 22 октября 2004 года и одобрен Советом Федерации 27 октября 2004 года. К началу 2008 года на официальном сайте РКИК ООН были представлены порядка 50 проектов совместного осуществления из России. В России работают международные компании, такие как консультанты Global-Carbon- орган по проведению независимой экспертизы проектов по сокращению выбросов (Нидерланды, город Утрехт), а также один из крупнейших покупателей квот шведский концерн Трикорона ОАО (Tricorona Climate Change Management).

Концерн занимается инвестициями в разрешения на выбросы парниковых газов, сертификаты «зеленой» энергии и оказанием услуг компаниям, желающим соблюсти обязательства по нейтрализации воздействия на климат. Он является официальным представителем межправительственной группы экспертов по изменению климата и исполнительного комитета по механизмам чистого развития ООН, входит в состав международной ассоциации торговли выбросами. Концерн работает на шведской фондовой бирже с 1989 года. По состоянию на июль 2007 года, капитализация портфеля сокращенных выбросов составила около 500 млн. долл. США. Они производят предварительную оценку потенциального проекта и выставляют коммерческое предложение, определяя ежегодный график платежей. После заключения контракта на первый киотский период (т.е. с 2008 по 2012 гг.) согласно Европейскому законодательству о валютных и финансовых рынках резервируется капитал в банке. Как только товар (ЕСВ) будет отгружен, т.е. списан из реестра России в реестр Королевства Швеция, автоматически произойдет оплата.

В России уже приступили к выращиванию так называемых «Киотских лесов». Программа реализуется по двум основным направлениям: за счет федерального бюджета и частных инвестиций. Федеральные средства вкладываются в киотские лесопосадки на территориях Нижегородской, Ульяновской и Омской областей. Первым регионом, где для этих целей привлекаются частные инвестиции является Алтайский край. Речь идет о тех землях, где более целесообразно выращивать лес, а не сельскохозяйственные культуры. Наличие таких территорий, технические возможности и опыт лесовосстановления стали основной причиной, по которой московский «Центр экологических инноваций» выбрал для реализации данного проекта по созданию углерод-депонирующих лесных насаждений именно Алтайский край.

Согласно статьи 3.3 Киотского протокола, под определение «киотских» подпадают леса, высаженные после 1990 года на территориях, пустовавших не менее 50 лет. Поглощенные ими парниковые газы идут в зачет по выбросу предприятиям. Около шести лет назад специалисты кафедры экономики природопользования экономического факультета МГУ имени Ломоносова проводили соответствующие расчеты по Алтайскому краю. Оказалось, что нашими лесами (которые могли бы называться «киотскими» в соответствии со сроками посадок) было поглощено до 4 млн. тонн углекислого газа. Не стоит забывать и об опосредованной, косвенной выгоде: защитные лесополосы, огромные территории, нуждающиеся в защите от эрозии и выветривания - это не только экология, но и экономика региона. Сегодня на Алтае ежегодно лесными культурами засаживается до 6 тыс. га территории [11]. Имеющимися возможностями эти объемы вполне реально увеличить до 9 тыс. га. У нас лесопосадки преимущественно связаны с лесовосстановлением, в том числе по гарям.

С точки зрения окупаемости вложений в данный проект, «продавцов воздуха» в большей степени интересуют «оптовые» предложения, с большими площадями посадок. Такие возможности есть на территориях Угловского и Шипуновского районов, входящих в состав крупнейшей в Сибири лесной холдинговой компании «Алтайлес». Каждое из предприятий имеет в своем арсенале питомник высокой культуры и приличный опыт лесовосстановления (в том числе, в сложных условиях Кулундинской природно-климатической зоны). Концепцией развития компании «Алтайлес» до 2020 года предусмотрено создание не менее 500 га «Киотского леса» ежегодно. В Шипуновском районе, лесной проект реализуется на деградировавших сельскохозяйственных территориях, где процессы водной и ветровой эрозии местами полностью уничтожили почвенный покров и без посадки лесов эти площади не могли быть использованы. Более 150 лет назад здесь был Чупинский бор, который вырубили в качестве топлива при переплавке серебра. Начиная с 2000 года, здесь ежегодно проводились лесовосстановительные работы, общая площадь высаженных лесов в настоящее время составляет 1362 га. К 2012 году планируется высадить еще 600 га. Лесоразведение осуществляется путем посадки двухлетних саженцев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris) с учетом ее устойчивости к местным вредителям и климату, что позволяет снизить проектные риски [11].

Проект Шипуново на Алтае обладает большой значимостью, поскольку именно на нем отрабатывается будущий финансовый механизм посадки лесов с целью предотвращения глобального изменения климата, а также формируется финансовый механизм позволяющий осуществлять такие посадки в других регионах. Территорий, на которых могут реализовываться подобные Шипуновскому проекты, как на Алтае, так и на территории России много.

В системе контроля и мониторинга лесовосстановительных работ используются GIS и GPS - технологии. Геоинформационная система (ГИС, также географическая информационная система) - информационная система, предназначенная для сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных данных и связанной с ними информации о представленных в ГИС объектах. Термин также используется в более узком смысле как инструмент или программный продукт, позволяющий пользователям искать, анализировать и редактировать цифровые карты, а также дополнительную информацию об объектах (высоту, количество предметов и др.).

GPS – технологии – спутниковое слежение (космический мониторинг). Правительство Великобритании выделило грант на подготовку проектной документации к лесному проекту Алтайского края.

Общий объем поглощения углекислого газа Киотскими лесами на Алтае к 2012 году предположительно составит около 18 тыс. тонн. При цене 10 евро за одну тонну углекислого газа ЕСВ, полученные от проекта, могут быть реализованы на сумму 180 тыс. евро.

Организаторы и участники проекта: АНО Центр экологических инноваций; Управление лесами Алтайского края; Кафедра ЮНЕСКО, Алтайский государственный технический университет; Алтайский краевой общественный фонд «Алтай XXI век»; Высшая школа экономики (Москва).

Поддержка проекта: Администрация Алтайского края; Управление лесами Алтайского края; посольство Великобритании; Московский государственный университет; Высшая школа экономики; Алтайский государственный технический университет; Алтайский государственный аграрный университет; Алтайский государственный университет.