Сегодня Россия стоит перед глобальными вызовами в отношении изменения климата. В пределах почвенного экосистем страны находится крупнейший резервуар почвенного органического углерода, трансформация которого в результате изменения климата способна привести к деградации существенной части ландшафтов. Формирование сети карбоновых полигонов сможет создать предпосылки к мониторингу и учету бюджета углерода в различных природных зонах. Данные полигоны будут не только механизмом наблюдения за атмосферой, гидросферой и педосферой, но и местом, где могут быть применены различные технологии, позволяющие сгладить последствия изменения климата за счет усиления секвестрации углерода природными и антропогенно-преобразованными ландшафтами.
Вопросы круговорота углерода и оценки отдельных параметров углеродного цикла важны для современного общества как в интересах экономики, так и систем принятия решений являются крайне востребованными современным обществом. Углеродный след, углеродные компенсации и оценка углеродного баланса являются ключевыми вызовами и проблемами для современного практического почвоведения, прикладной экологии и экономики природопользования. Обширные пространства Российской Федерации в этом контексте могут выступить в качестве верификационной модели оценивания и прогноза углеродных эмиссий и депонирования углеродных соединений в компоненты почвенного покрова наземных экосистем. Существенная неопределенность в методиках и методах оценивания содержания и запасов углеродсодержащих соединений в почвах остается главным препятствием для выхода РФ на международную арену углеродных компенсаций и налогов.
Исследование углеродного баланса и экологического состояния природы Ленинградской области приобретает в настоящее время первостепенное значение в контексте глобальных климатических изменений. Данный проект направлен на всестороннее изучение способности природных экосистем региона поглощать и удерживать углерод. Реализация проекта проводилась на территории предполагаемого карбонового полигона «Ладога», который служит модельной площадкой для всего южно-таежного региона Северо-Запада России и на других площадках в пределах южно-таежной зоны в пределах Ленинградской области. Проектируемый карбоновый полигон «Ладога» объединяет разнообразные экосистемы, от классических лесных до обширных низинных болот. Такое разнообразие позволяет проводить сравнительные исследования и получать репрезентативные данные о природных процессах. В рамках проекта используется комплексный подход, интегрирующий полевые наблюдения, мобильные лаборатории, спутниковый мониторинг и современные методы анализа данных.
На протяжении трех лет были изучены ключевые компоненты экосистем, влияющие на углеродный баланс репрезентативной экосистемы Балтийско-Ладожского региона. Основное внимание было уделено изучению почв, которые является главным хранилищем углерода. Проведенные исследования подтвердили, что именно заболоченные территории с торфяными почвами обладают наибольшим потенциалом для накопления органического вещества. В лесных экосистемах накопление углерода зависит от типа леса, его возраста и истории использования земель. Важным аспектом работы стал мониторинг растительного и животного мира. Было изучено, как разные виды растений и сообщества влияют на цикл углерода, а также оценили вклад животных в утилизацию органического вещества. Особое внимание уделялось почвенным микроорганизмам, которые играют ключевую роль в трансформации углерода и чья активность напрямую связана с условиями почвенной среды. Созданы цифровые модели пространственного распределения основных компонентов химического состава почв и компонентов почвенного микробиома.
Для понимания атмосферных процессов проводился долгосрочный мониторинг парниковых газов и аэрозолей. Исследования выявили четкую сезонную динамику содержания углекислого газа в атмосфере и показали значительный вклад городских источников в загрязнение воздуха. Разработаны новые методики измерений, обеспечивающие сопоставимость наших данных с международными сетями мониторинга.
В водных экосистемах были протестированы возможности использования водорослей и пресноводных раков в качестве биоиндикаторов для оценки состояния водоемов, что особенно важно для проектов, связанных с изучением «голубого» углерода в прибрежных зонах.
Существенная часть проекта была посвящена анализу перспектив декарбонизации экономики. Была изучена возможность развития углеродного рынка в России и оценен потенциал так называемого карбонового фарминга, проектов по облесению залежных земель и восстановлению экосистем. Результаты показали, что, хотя такие проекты обладают значительным природным потенциалом, для их широкого внедрения необходима поддержка, включая меры государственного стимулирования для бизнеса.
Реализация проекта заложила научную основу для климатической политики и низкоуглеродного развития Северо-Западного региона. Дальнейшие исследования будут направлены на совершенствование методов оценки углеродного потенциала, разработку более точных моделей прогнозирования и создание научно обоснованных нормативных документов. Интеграция междисциплинарных знаний, внедрение инновационных технологий мониторинга и укрепление сотрудничества между наукой, бизнесом и властью позволят трансформировать декарбонизацию в драйвер устойчивого развития региона.
За трехлетний период реализации комплексных исследований на карбоновом полигоне «Ладога» были получены значимые научные и практические результаты, формирующие основу для разработки стратегий низкоуглеродного развития региона. Проведенные исследования охватывали все ключевые компоненты экосистем - от почв и атмосферы до водных объектов и биологических сообществ, что позволило сформировать целостное представление о функционировании углеродного цикла в южно-таежных экосистемах.
Важным организационным результатом стало создание комплексной архитектуры карбонового полигона "Ладога", интегрирующей стационарный модуль на территории ФГБУ «ГГО им. Воейкова» площадью 150,6 га, мобильный комплекс для измерений параметров экосистем Санкт-Петербурга и Ленинградской области, а также действующую сеть атмосферного мониторинга с российским центром обеспечения сопоставимости измерений. Стационарная часть карбонового полигона «Ладога» расположена в пределах Колтушской возвышенности и характеризуется камовым рельефом с перепадом абсолютных высот от 32,5 до 77,5 метров. Большая часть территории занята низинным болотом, что определяет высокий секвестрационный потенциал данной местности. Проведенный мониторинг температурного режима почв на глубине 0-10 см выявил отсутствие устойчивого промерзания почвенного профиля. Динамика температуры демонстрировала тесную корреляцию с периодами формирования постоянного снежного покрова, что имеет важное значение для понимания сезонной динамики биологических процессов в почвах.
Мониторинг растительного покрова показал, что он характеризуется значительной антропогенной трансформацией, проявляющейся в выраженной пространственной неоднородности распределения растительных сообществ. Особенностью региона является наличие сосновых лесов на камовых возвышенностях. На хорошо дренированных позициях доминируют сосняки вересковые, брусничные и чернично-брусничные зеленомошные, с редким участием ельников, что отражает специфику эдафических условий и сукцессионных процессов в регионе.
Анализ животного мира подтвердил предварительные оценки плотности населения птиц, соответствующие типичным показателям для смешанных лесных биотопов южной тайги. Расчетная биомасса птиц варьирует в пределах 23-27 кг/км2, при этом суточное потребление органического вещества данной группой составляет 11,5-21,6 кг/км2 в течение 150-дневного теплого периода. Мелкие млекопитающие демонстрируют существенно более высокий вклад в утилизацию органического вещества с годовым показателем 14600-18250 кг/км2, что обусловлено их доминированием и постоянной кормовой активностью в течение года. Совокупная годовая утилизация органического вещества обеими группами позвоночных достигает 16325-21490 кг/км2.
Наиболее значимым достижением стала количественная оценка секвестрационного потенциала территории полигона. Комплексные исследования показали, что наибольшей способностью к накоплению и долгосрочному хранению углерода обладают заболоченные ландшафты с торфяными почвами, где запасы почвенного органического вещества достигают 60,0±19,8 кг/м2. Этот показатель значительно превышает значения, зафиксированные в других типах почв на территории полигона: в постагрогенных агрозёмах запасы составляют 12,8±2,9 кг/м2, тогда как в дерново-подбурах показатель достигает 8,3±1,3 кг/м2. Выявленные закономерности демонстрируют решающую роль гидрологического режима в аккумуляции углерода и подтверждают, что болотные экосистемы выступают основным резервуаром почвенного органического вещества на территории полигона.
Детальный мониторинг потоков парниковых газов выявил четкие закономерности углеродного баланса территории. Установлено, что среднегодовая величина потока CO2 составила 2,4±0,5 кт·км-2·год-1, что согласуется с ранее полученными оценками методом баланса масс. Анализ сезонной динамики показал существенные различия: в летний период (апрель-октябрь) поток достигал 1,63±0,30 кт·км-2·год-1, тогда как в зимний (ноябрь-март) - 1,94±0,49 кт·км-2·год-1. Сезонная динамика суточного хода концентрации CO2 демонстрирует изменение режима источников и стоков углекислого газа. В июне-августе наблюдаются отрицательные значения дневных минимумов, обусловленные фотосинтетической активностью, с максимумами в вечерне-ночное время. В переходные месяцы (май, сентябрь) сохраняется аналогичный суточный ход, однако минимумы не достигают отрицательных значений вследствие снижения интенсивности фотосинтеза. В октябре-апреле регистрируется обратная картина с дневными максимумами и ночными минимумами без отрицательных значений.
Важным результатом стало установление значительной роли биогенного компонента в углеродном балансе урбанизированных территорий. Удельный сток CO₂, связанный с фотосинтетической активностью прилегающих растительных массивов, оценен в 0,76±0,13 кгС·м-2·год-1, что хорошо коррелирует с данными дистанционного зондирования. Эмиссия от автотранспорта составила 0,78 мкмоль·м-2·с-1 в зимний и 1,49 мкмоль·м-2·с-1 в летние периоды, подтверждая существенный вклад антропогенных источников в углеродный баланс территории.
Глубокие исследования почвенных микробных сообществ выявили их тесную связь с параметрами почв. Установлено доминирование бактериальных фил Proteobacteria и Actinobacteria как в подзолах, так и в торфяных почвах. Таксономическая структура микробных сообществ демонстрирует четкую связь с генетическими горизонтами почв, где распределение фил и родов коррелирует со спецификой почвенных условий. Среди ключевых фил, участвующих в трансформации углерода, идентифицированы Actinobacteriota, Proteobacteria, Acidobacteriota, Bacteroidota, Firmicutes и Verrucomicrobiota, образующие сходные группы в разных типах почв. Количественный анализ показал максимальное обилие Actinobacteriota и Proteobacteria в подзолистых почвах, тогда как в торфяных почвах к этим доминантам добавляется Bacteroidota.
Моделирование динамики органического вещества с использованием модели ROMUL подтвердило устойчивую тенденцию к увеличению запасов почвенного органического углерода с течением времени. На начальных стадиях процесса наблюдается преимущественно поверхностная аккумуляция органического материала в подстилочном горизонте. Однако при долгосрочном прогнозировании на 100-летний период выявлено снижение темпов накопления в подстилке с одновременным увеличением стабильного пула углерода в минеральных горизонтах почвы. Для повышения точности прогнозных расчетов разработаны подходы к модернизации модели путем включения дополнительных параметров: пространственно-временной динамики температурно-влажностного режима почв и дифференцированных скоростей деструкции различных типов растительных остатков.
Значительным достижением проекта стала успешная апробация интерпретируемых моделей машинного обучения для прогнозирования содержания металлов и их оксидов в почвах. Результаты исследования показали исключительную точность прогнозирования для ванадия (MAE = 3,72 мг/кг, RMSE = 4,59 мг/кг, R2 = 0,95) и оксида титана (MAE = 0,03%, RMSE = 0,04%, R2 = 0,94), что подтверждается высокими значениями MEC (0,93). Анализ SHAP позволил количественно оценить вклад отдельных предикторов в прогнозные модели, выявив специфическое влияние параметров почвы и типов землепользования на пространственное распределение элементов. Установлено, что различные почвенно-геохимические процессы в минеральных и органических горизонтах почв формируют уникальные паттерны аккумуляции элементов. Методология также обеспечила определение пороговых значений предикторов, указывающих критические уровни, при которых наблюдается смена направленности их влияния на концентрации элементов.
Систематический мониторинг аэрозольных частиц в атмосфере региона выявил устойчивую сезонную динамику показателя аэрозольной оптической толщины (АОТ). Максимальные значения зарегистрированы летом: 0,194 на длине волны 355 нм и 0,070 на 532 нм. Минимальные показатели наблюдаются зимой: 0,104 (355 нм) и 0,037 (532 нм). Сезонные вариации демонстрируют снижение концентрации аэрозолей осенью по сравнению с весенним периодом, что объясняется совместным действием метеорологических факторов: выносом накопленных частиц и интенсивным осаждением аэрозолей с атмосферными осадками. Повышенные концентрации аэрозолей в весенне-летний период связаны с интенсификацией конвекционных процессов в прогревающемся планетарном пограничном слое. Высота аэрозольного слоя в Санкт-Петербурге достигает 2000 м, тогда как в Выборгском районе не превышает 1200 м. Концентрационные профили демонстрируют значительно более низкое содержание аэрозольных частиц на всех высотах зондирования в Выборгском районе по сравнению с городской территорией.
Анализ многолетних данных за период 2014-2022 гг. выявил устойчивую положительную динамику валовой первичной продукции (GPP) со скоростью роста 0,08 ± 0,02 гС·м-2·день-1·год-1, что статистически значимо и сопоставимо с тенденциями, наблюдаемыми в хвойных лесах Германии и широколиственных лесах США. Полученные данные свидетельствуют о наличии системного тренда увеличения продуктивности экосистем Ленинградской области в течение последних семи лет. Обнаруженная закономерность может быть обусловлена продолжающимся ростом концентрации атмосферного CO₂, наблюдаемым как в глобальном масштабе, так и на региональном уровне.
В рамках развития методов мониторинга проведены исследования по разработке оптимальной методики определения интегрального содержания CO2 (XCO2) в атмосфере с использованием наземного FTIR-спектрометра в среднем ИК-диапазоне. Идентифицированы два наиболее перспективных подхода. Стратегия «4880+3300_F1», основанная на анализе спектральных интервалов 3315,505-3316,055 см-1, 3344,62-3344,94 см-1 и 4484,90-4488,40 см-1, и методика «2600_F2», использующая диапазоны 2620,55-2621,10 см-1, 2626,40-2626,85 см-1, 2627,10-2627,60 см-1 и 2629,275-2629,95 см-1, показали наивысшую эффективность при обработке спектров прямого солнечного излучения. Сравнительный анализ с данными станций сети TCCON выявил преимущество методики «2600_F2», продемонстрировавшей более высокие значения коэффициента корреляции.
Эксперименты с водными экосистемами подтвердили перспективность использования гуминовых кислот и пресноводных раков в качестве инструментов биоиндикации. Установлено комплексное влияние гуминовых кислот на физиолого-биохимические процессы микроводорослей Chlorella vulgaris. Наиболее выраженным эффектом стало резкое снижение концентрации растворенного кислорода на 5-е сутки эксперимента, выраженное в световых условиях, что стимулировало развитие водорослей. Лабораторные эксперименты с пресноводными раками P. leptodactylus показали, что данный вид сохраняет стабильный физиологический статус при солености до 6,5‰ в течение минимум двух месяцев, что регистрировалось методом неинвазивного мониторинга кардиоактивности. Показатели кардиоритма доказали свою эффективность как интегральный индикатор физиологического состояния и стресс-реакции животных.
Финансово-экономический анализ выявил системные дисбалансы в институциональной среде регулирования декарбонизации естественно-монопольных секторов России. Разработаны практические рекомендации по созданию устойчивых рыночных стимулов через тарифные механизмы, ориентированные на показатели энергоэффективности и углеродоемкости, развитию финансовых инструментов низкоуглеродного развития и формированию региональных платформ взаимодействия бизнеса, науки и власти. Анализ сектора климатически-ориентированных проектов в Ленинградской области показал, что проекты облесения, направленные на секвестрирование углерода, обладают значительным потенциалом, однако их экономическая эффективность в современных условиях остается низкой из-за высокой стоимости капитала и недостаточной цены углеродных единиц.
Все полученные результаты создают комплексную научную основу для разработки климатической политики и стратегий низкоуглеродного развития Северо-Западного региона России, а также открывают новые перспективы для дальнейших междисциплинарных исследований в области изучения углеродного баланса и экологического мониторинга.
Реализация проекта объединенного карбонового полигона «Ладога» в Ленинградской области за 3 год позволила получить комплекс фундаментальных и прикладных результатов, охватывающих мониторинг углеродного баланса, изучение экосистем, оценку биоразнообразия, анализ загрязнений и разработку институциональных механизмов низкоуглеродного развития.
В области мониторинга потоков парниковых газов ключевым достижением стал первый полный год измерений методом вихревой ковариации на станции атмосферного мониторинга СПбГУ (Pet) в Старом Петергофе. За период с 17 августа 2023 года по 22 июля 2024 года было получено среднегодовое значение потока CO₂, составившее 1.76 ± 0.38 мкмоль·м-2·с-1. Это значение хорошо согласуется с более ранними оценками для данной местности, полученными методом баланса масс (6±4 кт·км-2·год-1), а также с данными международных станций, таких как Краков (Польша) – 0.8-7.7 кт·км-2·год-1 и Пюи-де-Дом (Франция) – 1.3±0.7 кт·км-2·год-1. Анализ данных выявил выраженную сезонную и суточную динамику потоков CO₂. Средние значения потока для «зимнего» сезона (ноябрь-март) и «летнего» сезона (апрель-октябрь) составили 1.94±0.49 и 1.63±0.30 кт·км-2·год-1 соответственно. Летом наблюдается характерный суточный ход с минимумами в дневное время (до 1.88 мкмоль·м-2·с-1 в июле), обусловленными активным поглощением CO₂ растительностью в процессе фотосинтеза, и максимумами в ночное время. Зимой картина противоположная: максимумы потока приходятся на дневное время, а минимумы – на ночное, при этом отрицательных значений поток не достигает. С помощью анализа зависимости потоков от направления ветра и привлечения данных об интенсивности автомобильного движения была проведена количественная оценка вклада различных источников. Установлено, что поток CO2 от автотранспорта в «зимний» период составляет 0.78±0.15 мкмоль·м-2·с-1, а в «летний» период, в связи с возросшей интенсивностью движения, увеличивается до 1.49±0.28 мкмоль·м-2·с-1. Максимальный вклад автотранспорта наблюдался при северо-восточных и юго-восточных направлениях ветра, где расположена ближайшая автодорога. Одновременно была оценена интенсивность стока CO2, связанного с фотосинтетической активностью растительности. Значение удельного стока составило 0.76±0.13 кгС·м-2·год-1, что отлично согласуется со средними значениями валовой первичной продукции (GPP=0.81 кгС·м-2·год-1), полученными для Ленинградской области по данным спутниковых измерений аппаратуры OCO-2.
В рамках ботанических исследований были детально изучены структурные особенности крон и листовой поверхности трех видов вяза (Ulmus glabra, U. campestris, U. parvifolia). Выделено шесть морфофункциональных типов двулетних побеговых систем (BSS): «Сверхростовая», «Ростовая», «Основная», «Узкоконтурная», «Заполняющая», «Вертолет». Установлено, что более 85% листовой поверхности у всех исследуемых видов приходится на короткие и малолистные «Заполняющие» типы. «Ростовые» типы, обладающие наибольшими размерными характеристиками, формируют долгоживущий каркас кроны. Проведенный анализ главных компонент позволил выявить комплексы структурных признаков, определяющих пространственное размещение листовой поверхности и особенности построения кроновых комплексов, что имеет ключевое значение для точной оценки надземной биомассы и запасов углерода.
Мониторинг наземных позвоночных на территории полигона в весенне-летний период 2025 года выявил высокое биоразнообразие. За два года исследований (2024-2025 гг.) зарегистрировано 3618 особей 81 вида птиц. Из них 15 видов являются чисто гнездящимися оседлыми, 59 – гнездящимися мигрирующими и 7 – только мигрирующими. В 2025 году доминирующими видами были белолобый гусь (125 особей, транзитный мигрант) и зяблик (120 особей, гнездящийся вид). Субдоминантами выступали пеночка-весничка (115 особей), большая синица (100 особей) и длиннохвостая синица (105 особей). Впервые отмечены такие виды, как красношейная поганка, тетеревятник, дербник, широконоска, коростель, зеленая пересмешка и домовый воробей. Зафиксировано 149 особей 6 видов земноводных и рептилий (4 вида земноводных, 2 – рептилий). По сравнению с 2024 годом впервые выявлена озерная лягушка, на заболоченном озере. Самым массовым видом была остромордая лягушка (63 особи), реже всего отмечалась обыкновенная гадюка (7 особей). Подтверждено присутствие 14 видов млекопитающих. В 2025 году впервые отмечены средняя бурозубка, желтогорлая мышь, полевка-экономка и ласка. По предварительной оценке, на территории постоянно присутствует 1-2 лисицы, 10-15 кабанов и 2-3 лося. Проведенные расчеты показали, что суммарная годовая утилизация органического вещества птицами и мелкими млекопитающими на территории полигона может составлять от 16325 до 21490 кг/км2, причем вклад мелких млекопитающих (14600-18250 кг/км2·год) заметно выше, чем птиц (1725-3240 кг/км2 за теплый период).
Важным направлением работ стала оценка и прогнозирование содержания тяжелых металлов (ТМ) и оксидов металлов в почвах карбоновго полигона с использованием методов машинного обучения (ML). Проанализированы 56 образцов почв. Наибольшая вариативность была выявлена по содержанию почвенного органического вещества (ПОВ) – от 1,36% до 48,6%, а также по оксиду железа (Fe2O3) – 75,1% и кобальту (Co) – 71,6%. Сравнение четырех алгоритмов ML (Random Forest – RF, Cubist, Support Vector Machine – SVM, k-Nearest Neighbors – KNN) показало, что модели RF и Cubist демонстрируют отличную прогностическую способность (R2>0,70) для таких элементов, как мышьяк (As), кобальт (Co), оксид железа (Fe₂O₃), стронций (Sr), оксид титана (TiO₂) и ванадий (V). Применение метода SHAP (SHapley Additive exPlanations) позволило интерпретировать модели и выявить ключевые зависимости, так, основным предиктором содержания мышьяка (As) был свинец (Pb), а прогноз содержания кобальта сильно зависел от концентраций железа и стронция. Установлено, что торфяные почвы, характеризующиеся высоким содержанием ПОВ и низкой плотностью, способствуют накоплению кобальта и играют значительную роль в иммобилизации ряда элементов.
Прямые измерения эмиссии CO₂ из почв полигона, проведенные портативным газовым анализатором «ПИА», выявили влияние типа экосистемы на интенсивность потока. Наименьшая эмиссия зафиксирована на заболоченной территории с торфяно-эутрофными почвами – 0,03 мг CO2/м2/час, что объясняется переувлажнением и анаэробными условиями. На дренированной позиции поток был несколько выше – 0,15 мг CO2/м2/час. Наибольшая эмиссия отмечена из почв залежных земель – 0,23 мг CO2/м2/час, что связано с активной деструкцией органического вещества в антропогенно-преобразованных почвах.
Исследование пространственного распределения аэрозольных частиц с помощью мобильного лидарного комплекса вдоль направлений ветра от Санкт-Петербурга показало четкую тенденцию к снижению их концентрации по мере удаления от города. Интегральное содержание частиц в столбе воздуха от 350 м до 2 км уменьшалось на 9-54 ppm между точками наблюдений в зависимости от направления и скорости ветра. Максимальное снижение – 3,3 ppm на километр – наблюдалось 5 июня при западном направлении ветра. Наибольшие концентрации аэрозоля (300-400 ppm в столбе площадью 1 см2) фиксировались на площадках, ближайших к городу, что подтверждает значительный вклад городских источников загрязнения (автотранспорт, промышленность) в аэрозольную нагрузку и ее распространение на прилегающие территории.
В институционально-экономической сфере проведен системный анализ формирующейся в России финансовой модели углеродного регулирования. Разработана классификация институциональных режимов по степени вмешательства государства. Проведенная оценка индекса жесткости финансовой модели углеродного регулирования в РФ (1,5 балла из 7 возможных) подтвердила ее «мягкий» характер на текущем этапе, что создает риски «зеленого парадокса». В рамках сценарного подхода выделены два ключевых фактора, влияющих на разработку стратегий декарбонизации российских компаний до 2030 года, а именно, ужесточение обязательств стран по сокращению выбросов (ОНУВ) и геополитическая ситуация, определяющая доступ к технологиям и рынкам капитала.
Для сектора природных климатических проектов проведена приоритизация технологий на основе системы из 10 критериев. Наибольшее количество баллов (10 из 10) набрала технология «Авиалесоохрана», включая дистанционный мониторинг. Высокий потенциал также показали «Обводнение осушенных торфяников» и «Точное земледелие» (по 8 баллов). Финансовое моделирование вариативных сценариев реализации климатических проектов показало, что проект на основе технологий авиалесоохраны является наиболее экономически эффективным в оптимистичном сценарии (постепенный рост цены углеродной единицы до 8500 руб./т CO2-экв. к 2030 г.). Проекты на основе обводнения торфяников демонстрируют меньшие убытки в пессимистичном сценарии, а традиционное лесоразведение требует государственной поддержки из-за длительного временного периода (15 лет) до получения первых углеродных единиц. Для теплоснабжающих компаний, как естественных монополий, предложена модель регулирования, основанная на передаче компаний в собственность потребителей или их представителей, что позволяет согласовать интересы всех сторон (потребителей, регулятора и энергетических компаний) и повысить доверие в процессе энергоперехода.
Таким образом, проект карбонового полигона «Ладога» не только создал уникальную научную инфраструктуру для долгосрочного мониторинга углеродного баланса и экосистем, но и позволил получить репрезентативные количественные данные, являющиеся основой для верификации углеродных единиц. Полученные результаты закладывают научно-методический фундамент для следующего этапа, такого как организации карбоновой фермы и формирования сквозного инновационного цикла по созданию и коммерциализации климатических проектов в Северо-Западном регионе России.
Ключевым достижением проекта проектируемого объединенного карбонового полигона «Ладога» за третий год реализации стало получение первого полного годового цикла измерений потоков парниковых газов методом вихревой ковариации. Среднегодовой поток CO2 на станции в Старом Петергофе за период с августа 2023 по июль 2024 года составил 1.76 ± 0.38 мкмоль·м-2·с-1. Выявлена выраженная сезонная динамика: в зимний период (ноябрь-март) поток достигал 1.94±0.49 кт·км-2·год-1, а в летний (апрель-октябрь) снижался до 1.63±0.30 кт·км-2·год-1. Количественно оценен вклад автотранспорта: 0.78±0.15 мкмоль·м-2·с-1 зимой и 1.49±0.28 мкмоль·м-2·с-1 летом. Удельная интенсивность стока CO2 растительностью составила 0.76±0.13 кгС·м-2·год-1.
Ботанические исследования выявили шесть морфофункциональных типов побеговых систем у вязов, причем более 85% листовой поверхности формируется короткими «Заполняющими» типами, что критично для точной оценки биомассы и углеродного запаса.
Мониторинг биоразнообразия в 2025 году зафиксировал 3618 особей 81 вида птиц, а также 149 особей 6 видов земноводных и рептилий. Впервые отмечены такие виды, как красношейная поганка, тетеревятник и озерная лягушка. Суммарная годовая утилизация органического вещества птицами и мелкими млекопитающими оценивается в 16325–21490 кг/км2.
Оценка загрязнения тяжелыми металлами с применением машинного обучения (Random Forest, Cubist) показала отличную прогностическую способность моделей (R2>0.70) для As, Co, Fe2O3, Sr, TiO2 и V. Прямые измерения эмиссии CO2 из почв выявили ее минимум на заболоченной территории (0,03 мг CO2/м2/час) и максимум на залежных землях (0,23 мг CO2/м2/час). Лидарные измерения подтвердили снижение концентрации аэрозолей на 3,3 ppm/км по мере удаления от Санкт-Петербурга.
В институциональной сфере разработана классификация режимов углеродного регулирования, а индекс жесткости финансовой модели РФ оценен в 1,5 балла из 7, что указывает на ее «мягкий» характер. Приоритетной технологией для климатических проектов признана «Авиалесоохрана» (10/10 баллов), тогда как проекты обводнения торфяников и точного земледелия показали высокий потенциал (по 8 баллов).
Таким образом, проект создал научную основу для верификации углеродных единиц и заложил фундамент для организации карбоновой фермы и коммерциализации климатических проектов в регионе.
Евгений Васильевич Абакумов – руководство проектом; пространственное планирование мониторинговых площадок в рамках проектирования карбонового полигона «Ладога», разработка концепции их дальнейшего функционирования, организация и проведение полевых исследований, разработка сценариев функционирования карбоновых ферм на территории Северо-Запада ЕТР.
Вячеслав Игоревич Поляков - исследование органического вещества почв с помощью методов ядерного магнитного резонанса и оценка степени стабилизации органического вещества; исследование микробиологического разнообразия почв методами высокопроизводительного секвенирования
Дмитрий Викторович Ионов - исследование концентраций, потоков и эмиссионных соотношений для углеродсодержащих газов на станции атмосферного мониторинга СПбГУ (Петергоф)
Андрей Валерьевич Заединов - систематизация, характеристика и сравнительная оценка механизмов и инструментов углеродного регулирования, применяемых в международной практике, в том числе в части формирования институциональных рамочных условий, стимулирующих участие ключевых эмитентов климатически активных газов в секвестрационных проектах
Мария Владимировна Макарова - исследование концентраций, потоков и эмиссионных соотношений для углеродсодержащих газов на станции атмосферного мониторинга СПбГУ (Петергоф); проведение эксперимента по оценке потоков метана и углекислого газа с поверхности почвы на территории планируемого карбонового полигона “Ладога”
Тимур Ильгизович Низамутдинов - исследование природных и антропогенно-нарушенных экосистем Балтийско-Ладожского региона, изучение эдафического разнообразия, растительности, рельефа местности, морфолигии и физико-химических свойств почв
Надежда Викторовна Пахомова - систематизация, характеристика и сравнительная оценка механизмов и инструментов углеродного регулирования, применяемых в международной практике, в том числе в части формирования институциональных рамочных условий, стимулирующих участие ключевых эмитентов климатически активных газов в секвестрационных проектах
Стефани Чарльзовна Фока - исследование концентраций, потоков и эмиссионных соотношений для углеродсодержащих газов на станции атмосферного мониторинга СПбГУ, оценка баланса углерода (Петергоф)
Екатерина Юрьевна Чебыкина - оценка запасов углерода почвах карбонового полигона «Ладога». Картирование и моделирование запасов углерода органических соединений в поверхностном слое почвы
Мария Александровна Ветрова - выработка предложений по оптимизации низкоуглеродных стратегий приоритетных секторов российского бизнеса с учетом мониторинга и измерений потоков климатически активных газов на базе карбонового полигон
Татьяна Ивановна Земскова - измерение содержания аэрозолей в атмосфере Балтийско-Ладожского региона с помощью стационарных и мобильных лидарных комплексов
Николай Николаевич Камардин - разработка методов оценки степени антропогенной нагрузки на водные экосистемы по функциональному состоянию животных-биоиндикаторов
Андрей Юрьевич Лянгузов - разработка методов оценки степени антропогенной нагрузки на водные экосистемы по функциональному состоянию животных-биоиндикаторов
Светлана Фёдоровна Гордеева - разработка методов оценки степени антропогенной нагрузки на водные экосистемы по функциональному состоянию животных-биоиндикаторов
Ксения Александровна Смирнова - разработка методов оценки степени антропогенной нагрузки на водные экосистемы по функциональному состоянию животных-биоиндикаторов
Татьяна Александровна Петрова - разработка методов оценки степени антропогенной нагрузки на водные экосистемы по функциональному состоянию животных-биоиндикаторов
Дмитрий Альбертович Самуленков - измерение содержания аэрозолей в атмосфере Балтийско-Ладожского региона с помощью стационарных и мобильных лидарных комплексов
Максим Викторович Сапунов - измерение содержания аэрозолей в атмосфере Балтийско-Ладожского региона с помощью стационарных и мобильных лидарных комплексов
Светлана Владимировна Сладкова - измерение содержания аэрозолей в атмосфере Балтийско-Ладожского региона с помощью стационарных и мобильных лидарных комплексов
Сергей Александрович Коузов - наблюдение и учет животных на карбоновом полигоне "Ладога", расчет баланса углерода
Шаохуэй Сюй - оценка запасов углерода почвах карбонового полигона «Ладога». Картирование и моделирование запасов углерода органических соединений в поверхностном слое почвы
Елизавета Игоревна Походня - оценка запасов углерода почвах карбонового полигона «Ладога». Картирование и моделирование запасов углерода органических соединений в поверхностном слое почвы
Владислав Олегович Крель - исследование концентраций, потоков и эмиссионных соотношений для углеродсодержащих газов на станции атмосферного мониторинга СПбГУ, оценка баланса углерода (Петергоф)
Азамат Русланович Сулеймманов – картографирование, машинное обучение, создание моделей распределения металлов и их оксидов в почвах карбонового полигона, оценка накопления почвенного органического вещества.
Егор Павлович Рябушко - исследование концентраций, потоков и эмиссионных соотношений для углеродсодержащих газов на станции атмосферного мониторинга СПбГУ, оценка баланса углерода (Петергоф)
Егор Александрович Артюхов – исследование содержания почвенного органического вещества, биогенных элементов в почвах карбонового полигона, а также оценка эмиссии углекислого газа
Наталья Юрьевна Нестеренко - систематизация, характеристика и сравнительная оценка механизмов и инструментов углеродного регулирования, применяемых в международной практике
Углеродные потоки исследуются в самых различных контекстов: натурные измерения в полевых условиях, лабораторные исследования органического вещества, параметры экосистемных услуг и их монетизация, а также рыночные аспекты параметризации углеродных компенсаций. В связи с этим проведенное исследование, охватывающее указанные аспекты, является междисциплинарным. В нем был осуществлен полный цикл от первичных измерений параметров углеродного цикла до математического моделирования и экономической верификации оценок углеродных компенсаций с учетом особенностей современного рынка. Проведенное междисциплинарное исследование стало пионерным для бореальных экосистем Северо-Запада России и Балтийско-Ладожского региона. Исследование проведено на стыке прикладной экологии, лесоведения, почвоведения, зеленой химии, математического моделирования, физики атмосферы, концепции экосистемных услуг и экономики природопользования.
| Short title | GZ-2025 |
|---|
| Acronym | GZ_MDF_2023 - 3 |
|---|
| Status | Active |
|---|
| Effective start/end date | 1/01/25 → 31/12/25 |
|---|
