Бореальные леса и изменение климата С.Д. Пунцукова Russian Academy of Sciences Siberian Branch Baikal Institute of nature Management

1. Проект ГЭФ «Сохранение биоразнообразия в Российской Федерации (компонент С: Байкальский)», гг.: «Рациональное использование земель модельной территории», UV S2. Руководитель д.г.н. Гомбоев Б.О. «Стимулирование эколого-безопасного лесопользования», UV30015-S2. Руководитель д.г.н. Пунцукова С.Д. «Ценовое зонирование биологических ресурсов прибрежных районов озера Байкал», UV S3. Руководитель к.э.н. Дугаров Д.Б. 2. Проект ГЭФ/ПРООН «Комплексное управление природными ресурсами трансграничной экосистемы бассейна Байкала», 2012 г. «Климатические изменения в Байкальском регионе», 2012/LICA-SP/ Руководитель, д.г.н. Пунцукова С.Д.

Основные публикации по теме проекта: Пунцукова С.Д., Дугаров Д.Б. Экономическая ценность лесов Кабанского района с позиции устойчивого лесопользования // Настольная книга по экономике биоразнообразия Байкальского региона. Иркутск, Изд-во ИГУ, 2002, с Пунцукова С.Д. Дугаров Д.Б.Экономическая оценка экологических благ БПТ // Экономика региона: пространственные аспекты: материалы научно-практической конференции. - Улан- Удэ, Изд-во БНЦ СО РАН, 2004 г. с Тулохонов А.К., Пунцукова С.Д., Зомонова Э.М. Киотский протокол: проблемы и решения. – Новосибирск, ГПНТБ СО РАН, – 117 с. Тулохонов А.К., Пунцукова С.Д., Скулкина Н.А., Кузнецов Ю.А. Вклад лесов Бурятии в баланс стока и эмиссии углерода // География и природные ресурсы. 2, с Тулохонов А.К., Пунцукова С.Д., Зомонова Э.М. Оценка эмиссии парниковых газов в Республике Бурятия // Проблемы региональной экологии, 6, 2008, с Пунцукова С.Д., Ж. Цогтбаатор Эколого-экономическая оценка лесных ресурсов на трансграничной территории // Байкальская Азия: экономика, экология, устойчивое развитие. Улан-Удэ, Изд-во БНЦ СО РАН 2009 г. – с Тулохонов А.К., Пунцукова С.Д. Киотский протокол и экономическое развитие регионов // Вестник РАН, 11, с Пунцукова С.Д. Лесные ресурсы бассейна р. Селенга // География и природные ресурсы. 4, 2010, с Пунцукова С.Д. Эколого-экономическая оценка лесных ресурсов как основа устойчивого лесопользования // Вестник Бурятского государственного университета. Серия «Биология. География» С Пунцукова С.Д. Формирование экономического механизма устойчивого лесопользования в регионах экологическими ограничениями

В проекте обозначены 2 цели: 1. Оценка углеродного бюджета на ключевых участках разных лесных экосистем рассматриваемых стран АТР (бореальные и тропические леса и лесостепи) и сравнительный анализ их вклада в смягчение глобального изменения климата; 2. Разработка стратегии адаптации этих лесных экосистем к изменению климата на основе проведенного анализа углеродного бюджета и оценок затрат-выгод от устойчивого управления лесами, разработка рекомендаций по их внедрению в различные региональные программы изучаемых стран.

Основные задачи, которые будут способствовать решения 2 цели проекта: - обобщение теории и практики эффективных мер по устойчивому управлению лесами, направленных на сокращения выбросов в результате обезлесения и деградации лесов, увеличения запасов углерода, применяемые в мире; - исследование возможности использования эффективных практик в области устойчивого управления лесами и лесопользованием в управлении лесами стран-участниц проекта в соответствии с их институциональными возможностями.

Существует комплекс мер для сдерживания потепления климата: 1) лесовосстановление на безлесных территориях, в частности на выведенных из оборота сельскохозяйственных землях, создание противоэрозионных и полезащитных лесных насаждений; 2) сохранение старовозрастных и малонарушенных лесов; 3) усиление профилактики и борьбы с лесными пожарами. Комплекс мер в эксплуатационных лесах, способствующих усилению поглощения углерода лесами: 1) модификация технологий рубок для предотвращения потерь углерода подстилкой и почвой; 2) переход от сплошных рубок к выборочным; 3) более полная утилизация заготавливаемой древесины, например использование ветвей и прочих порубочных остатков для производства биотоплива; 4) усиление деятельности по лесовосстановлению на вырубках, обеспечивающее формирование продуктивных насаждений с заданными свойствами; 5) использование при лесовосстановлении быстрорастущих пород и сортов деревьев Речь идет о том, что планирование лесохозяйственной деятельности следует осуществлять с учетом будущей климатической ситуации.

1. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РЕАКЦИИ РАЗНЫХ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ (БОРЕАЛЬНЫХ, ТРОПИЧЕСКИХ ЛЕСОВ, ЛЕСОСТЕПИ) НА ГЛОБАЛЬНОЕ ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА И ХОЗЯЙСТВЕННУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ. ОЦЕНКА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ И УЯЗВИМОСТИ ЭТИХ ЭКОСИСТЕМ К ИЗМЕНЕНИЮ КЛИМАТА. 2. ВЫЯВЛЕНИЕ НАИБОЛЕЕ ЗАВИСИМЫХ ОТ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ ВИДОВ РАСТИТЕЛЬНОСТИ, УЯЗВИМЫХ ЛЕСНЫХ УЧАСТКОВ. 3. ИЗУЧЕНИЕ И АНАЛИЗ ОРГАНИЗАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ ЛЕСНЫМ ХОЗЯЙСТВОМ, РЫНОЧНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ, ПРАВИЛ И МЕХАНИЗМОВ ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЯ В РОССИИ, МОНГОЛИИ И КИТАЕ. 4. ИНВЕНТАРИЗАЦИЯ ИСТОЧНИКОВ ВЫБРОСОВ ОТ АНТРОПОГЕННЫХ И ПРИРОДНЫХ ФАКТОРОВ И СТОКА УГЛЕРОДА В КЛЮЧЕВЫХ УЧАСТКАХ В ЛЕСНЫХ И ЛЕСОСТЕПНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ АТР: В РОССИИ (БАССЕЙНА Р. СЕЛЕНГИ В БУРЯТИИ), МОНГОЛИИ (БАССЕЙН Р. СЕЛЕНГИ), КИТАЙ (ДЕЛЬТА Р. ХУАНХЭ) 5. РАСЧЕТЫ ПОГЛОЩЕНИЯ И ЭМИССИИ УГЛЕРОДА В РАЗЛИЧНЫХ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ В КРАТКОСРОЧНОЙ И ДОЛГОСРОЧНОЙ ПЕРСПЕКТИВЕ: МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ЛЕСОВ - ЦЭПЛ-МГУ, РОБУЛ (ЦЭПЛ, ЗАМОЛОДЧИКОВ), МЕТОДОЛОГИЯ МЕЖПРАВИТЕЛЬСТВЕННОЙ ГРУППЫ ЭКСПЕРТОВ ПО ИЗМЕНЕНИЮ КЛИМАТА (МГЭИК, 2006), GPG-ЗИЗЛХ СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА УГЛЕРОДНОГО БЮДЖЕТА ИССЛЕДУЕМЫХ ЛЕСОВ НА ВЫБРАННЫХ ЛЕСНЫХ УЧАСТКАХ. 7. ОТЧЕТ ЗА ПЕРВЫЙ ГОД РАБОТЫ. План работы на 2013/2014:

Рис. 1. Пояс бореальных лесов

Рис. 2. Многолетняя динамика летних (a) и зимних (b) температур по данным метеостанции Улан_Удэ Андреев С.Г., Гармаев Е. Ж., Даваа Г. О влиянии климата на процессы опустынивания в Центральной Азии» // Байкальская Азия: экономика, экология, устойчивое развитие (результаты международного сотрудничества). – Улан-Удэ: изд-во БНЦ СО РАН, ООО «ИД ЭКОС», – с

Смирнова И.И. Влияние природных факторов на продуктивность агросистем в условиях криоаридного климата (на примере Западного Забайкалья). Автореферат дисс. на соискание учёной степени кандидата географ. наук. - Улан-Удэ, 2011.

По данным Лимнологического института СО РАН рост годовой температуры воздуха на Байкале (1,2 градуса за 100 лет) оказался вдвое выше, чем в среднем для Земного шара (0,7 градуса), что согласуется с известным фактом усиления темпов потепления от низких к умеренным и высоким широтам. Статистический анализ обнаружил короткие (2-7 лет) и внутривековые циклы в года. Отмечены 2 полных внутривековых цикла гг. и гг. и фазы двух неполных циклов - понижения с 1896 до 1911 года и фаза подъема с гг., оказавшаяся аномальной по длительности (около 25 лет) и величине повышения температуры (на 2,1 градуса). Можно ожидать, что годовая температура воздуха на Байкале к 2025 г. повысится на 2 градуса С, а к 2100 г. на 4 градуса С. Шимараев М.Н., Куимова Л.Н., Синюкович В.Н., Цехановский В.В. О проявлении на Байкале глобальных изменений климата в XX столетии // Доклады академии наук, – Т – 3. – С

Влияние изменения климата на леса России Климатогенная модификация древесно-кустарниковой растительности. - На Полярном Урале отмечена экспансия древесной и кустарниковой растительности в пояс горных тундр на склонах разной экспозиции. В результате верхняя граница распространения лиственничных редколесий и сомкнутых древостоев за последние лет повысилась в среднем на м, в максимуме – на м. - Продвижение кустарников вверх по склону на 50 м и более описано для Хибин. - Активный рост кустарниковой растительности, в особенности ив, наблюдается и в Восточноевропейских тундрах. Вследствие этого северная границы распространения кустарниковой ивы продвинулась к северу, а густота и высота ивняков увеличилась. - Увеличение сомкнутости древостоев и продвижение лиственницы в зону тундры отмечается в Северо-Сибирской низменности. - На южных пределах распространения леса присутствуют разнонаправленные тенденции в динамике лесного покрова. Проблема деградации и усыхания дубрав лесостепной и степной зон Европейской части России широко известна и активно обсуждается среди специалистов. Климатическими факторами этой деградации являются экстремально низкие зимние температуры, а также засухи, ураганные ветры, вызывающие ветровал, бурелом.

Рис. 4. Изменение характера экзоморфогенеза в зависимости от антропогенной нагрузки в верхней части овражной системы на террасовидной поверхности юго-западной части Чикойской межгорной котловины (50о 19 с. ш., 108о 47 в. д.).

Рис. 5. Зарастание котловины выдувания в Тугнуй- Сухаринской межгорной впадине в 3 км западнее с. Гашей (51о c. ш. и 107о в. д.). (из диссертации Волошина А.Л. ) Волошин А.Д. Геоэкологические особенности современных экзогенных рельефообразующих процессов межгорных котловин Селенгинского среднегорья. Автореферат дисс. на соискание учёной степени кандидата геогр. наук. - Улан-Удэ

Изменение климата и лесные насаждения Результаты наблюдений, проведенных в ходе флористико-геоботанических исследований Забайкалья в гг. показали различия в состоянии лесных компонентов лесостепи в связи с климатическими изменениями. ( Аненхонов О.А. О состоянии лесных компонентов лесостепи Забайкалья в связи с динамикой климата // Изменение климата Центральной Азии: социально-экономические и экологические последствия: материалы Международного симпозиума – Чита: Изд-во ЗабГГПУ – с ). В лесных участках лесостепи, сложенных хвойными породами, не выявлены изменения в состоянии сообществ на ценотическом уровне, отсутствуют видимые изменения на ландшафтном уровне и в уровне жизненности отдельных особей во всех обследованных районах. Более того, с середины 1980-х годов происходит экспансия сосны в степные ландшафты (Глызин и др., 2005). По наблюдениям, сосна активно оккупирует заброшенные с 1990-х годов поля, которые в настоящее время представляют собой бурьянистые, либо остепняющиеся залежи. Лиственные породы – Betula pendula, B. davurica – проявляют тенденцию к деградации. Происходит отмирание лиственных деревьев, расположенных на периферии березовых сообществ, а также отдельно стоящие.

Влияние изменения климата на лесные пожары Засухи, частота и продолжительность которых возросли в последние годы способствуют возникновению и распространению лесных пожаров, препятствуют лесовосстановлению. Пожаром уничтожается не только растительность, но и разрушается почвенный покров, развивается эрозия, что запускает процесс опустынивания и т.д. Помимо этого лесные пожары способствуют увеличению эмиссии углерода, повышая концентрацию парниковых газов в атмосфере, задымленности воздуха, что наносят вред здоровью населения и их имуществу. Трансграничные пожары. Из 37 лесничеств Республики Бурятия 4 лесничества граничат с Монголией (Закаменское, Джидинское, Кяхтинское и Окинское лесничества). Протяженность границы составляет 637 км. В 2009 г. в результате сильных ветров и высоких температур воздуха и отсутствия осадков в весенний период лесные пожары получили распространение на значительные площади. Из 1201 лесных пожаров возникших на территории лесного фонда РБ 7 пожаров носили трансграничный характер, т.е. переходили как с территории Монголии, так и с территории Бурятии.

Влияние лесов на изменение климата леса влияют на баланс поглощения и отражения тепловой энергии поверхностью земли, изменяя альбедо поверхности, которое зависит от характера землепользования, возникновения гарей, состава растительности; леса влияют на содержание парниковых газов в атмосфере, они могут как поглощать, так и выделять углерод в атмосферу в зависимости от изменений, происходящих в самих лесах; леса поддерживают водный баланс

СистемаОрганизация головной разработчикКлючевые авторы ИЗИС IIASA Международный институт прикладного системного анализа (IIASA), Австрия А. З. Швиденко, Д. Г. Щепащенко, С. Нильссон РОБУЛ Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН (ЦЭПЛ РАН), Россия Д. Г. Замолодчиков Информационная система опр-я и картирования Депонируемого лесами углерода УГЛТУ Уральский государственный лесотехнический университет (УГЛТУ), Россия В. А. Усольцев FORRUS FORRUS Московский государственный университет леса (МГУЛ), Россия С. И. Чумаченко EFIMOD Институт физико_химических и биологических проблем почвоведения РАН (ИФХБП РАН), Россия А. С. Комаров, О. Г. Чертов CBM_CFS3 Лесная служба Канады (CFS), Канада W. Kurz BIOMASAR Йенский университет имени Фридриха Шиллера (University Jena), Германия М. Santoro, С. Schmullius Система оценки состояния лесов Папуа Новой Гвинеи Университет Папуа Новой Гвинеи (UPNG), Папуа Новая Гвинея P. Shearman, J. Bryan Таблица 1. Системы оценки и прогноза запасов углерода в лесах

СистемаОцениваемые пулыИсходные данные Применение в РКИК ООН Доступ к програм. обеспечению ИЗИС IIASA Все пулы, бюджет по экосистемной схеме Лесной реестр, метеоданные, карты нет РОБУЛ Все пулы, бюджет по региональной схеме Лесной реестрда УГЛТУ Фитомасса, чистая Первичная продукция Лесной реестрнет EFIMOD Все пулы, бюджет по экосистемной схеме Лесоустройство, метеоданные нет CBM_CFS3 Все пулы, бюджет по экосистемной схеме Инвентаризация лесов да BIOMASAR Только пул фитомассы ASAR Envisat, MODIS VCF нет Система ценки Папуа Новой Гвинеи Пул и бюджет по фитомассе Landsat, SPOT, архивы аэрофотосъемки данет Таблица 2. Сравнительный анализ систем оценки

Система учета источников и стоков парниковых газов в лесах базируется на данных национальной лесной инвентаризации, лесного мониторинга и статистической отчетности лесного хозяйства. Национальная система учета источников и стоков углерода Учет динамики площади и характеристик управляемых лесов. Оценка запасов углерода в фитомассе лесной растительности, мертвых органических материалах и почвенном гумусе. Учет масштабов повреждения и гибели, размеров эмиссий СО2. Учет динамики площадей лесовосстановления, лесоразведения и обезлесения. Оценка запасов углерода и эмиссий на площадях лесовосстановления, лесоразведения. Формирование данных для международной отчетности.

Ключевые компоненты системы учета источников и стоков углерода в лесах Данные национальной лесной инвентаризации и государственных учетов лесного фонда Данные статистической отчетности лесного хозяйства и учета текущих изменений в лесах Экспериментальные данные по биологической продуктивности лесных экосистем, запасах фитомассы, мертвых органических материалов и почвенного гумуса Нормативно-справочная информация: таблицы (модели) динамики запасов древостоев, конверсионные коэффициенты, скорости деструкции и др. Существенная роль в национальной системе лесной инвентаризации и мониторинга лесов отводится дистанционному зондированию лесного покрова.

Данные лесоустройства 1. Детальные характеристики насаждений и земель лесного фонда на уровне конкретных участков (таксационных выделов) 2. Лесоустроительные планшеты (карты М 1: – 1:25 000) 3. Интегральные характеристики лесного фонда на уровне лесничеств и лесхозов (единиц управления лесами). 4. Планы (карты) лесничеств (М 1: – 1:50 000) и карты- схемы лесхозов (м 1: – 1: ) 5. Данные анализа хозяйственной деятельности в лесах 6. Проектируемые мероприятия по охране, использованию и воспроизводству лесных ресурсов.

Данные учета лесного фонда Форма 1. Распределение площади лесного фонда по категориям земель, группам и категориям защитности лесов. Форма 2. Распределение площади лесов и запасов древесины по преобладающим породам и группам возраста. Форма 3. Общие сведения о лесном фонде и лесах, не входящих в лесной фонд 3.2. Изменение площади земель и запасов древесины за межучетный период 3.4. Распределение земель по способам лесовосстановления и лесоразведения 3.5. Лесовосстановление за межучетный период 3.6. Сведения о рубках промежуточного пользования.

Данные статистического наблюдения (отчетность) по лесному хозяйству (Госкомстат РФ) N1-ЛХ Сведения о проведении лесовосстановительных работ N2-ЛХ Сведения по отпуску древесины, мерам ухода за лесом, подсочке и побочным пользованиям N3-ЛХ Сведения о рубках ухода и санитарных рубках леса N4-ЛХ Сведения об остатках древесины на лесосеках и очистке мест рубок N5-ЛХ Сведения о лесных пожарах N12-ЛХ Сведения о лесозащите.

Экспериментальные данные по лесным экосистемам 1. БД «Фитомасса и продуктивность лесных экосистем» 2. БД «Характеристики лесных почв» 3. БД «Запасы сухостоя и валежа в лесных экосистемах» 4. БД «Подстилка в лесных экосистемах» 5. БД «Опад в лесных экосистемах» Проблемы национальной лесной инвентаризации Низкая периодичность лесоустройства ( 10 лет) и государственных учетов лесного фонда ( 5 лет) Неравноценность и разновременность данных о состоянии лесов Ориентация существующей системы лесоинвентаризации на оценку ресурсного потенциала лесов Отсутствие в материалах лесоинвентаризации данных о запасах фитомассы, мертвых органических материалов и почвенного гумуса Грубая пространственная привязка данных лесоинвентаризации и государственных учетов лесов.

Способы инвентаризации лесов России

Методический подход к оценке углерододепонирующей функции лесных ресурсов Годовой объем депонирования углерода: C – запас углерода, т/м3; Мi – запас древесины в i–й группе возраста, м3; Ti – длительность i–й группы возраста, лет; Phji – фитомасса j-й части растения (надземная часть = ствол + ветви, корни, листья, нижний ярус) для i–й группы возраста (конверсионные коэффициенты), тонн/год; ki – коэффициенты, характеризующие процентное содержание углерода в фитомассе растений, т/год;

A technical approach to the Estimation of Carbon accumulation function of Forest resource The yearly volume of carbon accumulation : C – carbon store, т/м3; Мi – wood store in the i age group, м3; Ti – the age duration of the i group, years; Phji – phytomass of the j plant part (shoot system = stea + branches, roots, leaves, the coner lauer) for the i group (конверсионные коэффициенты), тонн/год; ki – coefficients, characterizing the percentage of carbon in the plant phytomass, t/year; Слайд 1

Распределение запасов и величины депонирования углерода по категориям земель лесного фонда и породам Запасы углерода, млн.т Депонирование углерода, млн.т Хвойные1008,372,85 Мягколиственные68,680,64 Кустарники81,740,79 Покрытые лесом земли1158,794,28 Не покрытые лесом земли11,52 Лесные земли всего1170,31 Нелесные земли20,99 Лесной фонд, всего1191,30

Distribution of stocks and size of carbon deposition by categories of the lands of forest fund and breeds Carbon stocks, million t Carbon deposition, million t The coniferous1008,372,85 soft-wooded broadleaf68,680,64 Bushes81,740,79 The lands covered by wood1158,794,28 The lands not covered by wood11,52 The forest lands, total1170,31 Lands without forest20,99 Forest fund, total1191,30 Слайд 2

Расчет углеродного баланса в лесных экосистемах УБ(C) = C – (Д(C) + ЛП(C) + ВЛ(C) + Од(C) + Др(C)), где: УБ (C) – баланс углерода в лесах; C – годовое депонирование углерода лесами; Д(C) – эмиссия углерода при заготовке древесины; ЛП(C) – эмиссия углерода при горении древесины и подстилки во время лесных пожаров; ВЛ(C) – эмиссия углерода фитомассы в очагах вредителей и болезней леса; Од(C) – эмиссия углерода при сжигании и окислении древесных отходов и потерь на лесосеках; Др(C) – эмиссия углерода при сжигании дров сельским населением.

Динамика эмиссии углерода в лесном хозяйстве Слайд 15

Dynamics of carbon emissions in forestry Слайд 4

Годовое депонирование и эмиссия углерода в лесах Республики Бурятия Слайд 16

Annual deposition and carbon emission in the forest of Republic of Buryatia Слайд 5

Благодарю за внимание