Согласно Парижскому соглашению, принятому Россией, к 2030 году страна должна значительно сократить количество выбросов парниковых газов (до 52 % от уровня 1990 года). Для того, чтобы реализовать эту задачу, необходима система мониторинга и обработки экологических данных, на основе неё можно будет просчитывать наиболее успешные сценарии решения экологических проблем. Сибирь в этом плане уникальна: она сочетает в себе резервуары загрязнения и уникальные природные объекты, которые необходимо сохранить, поэтому создать и опробовать такую систему следует именно в Сибири.
«Мы должны изменить отношение к дому, в котором мы живем, — отметил президент РАН академик Александр Михайлович Сергеев. — Речь идет о ликвидации накопленного ущерба, сохранении лесов, водоемов и атмосферы, здоровья людей. Из-за выбросов парниковых газов в результате деятельности человека происходят необратимые явления на Земле, которые имеют огромные последствия для человечества. Экология — один из приоритетов развития России до 2030 года. С одной стороны, серьезный толчок экологической повестке дало всемирное соглашение о декарбонизации экономики, с другой — сами регионы стали проявлять интерес к этому вопросу».
Александр Сергеев также добавил, что руководство регионов настроено на взаимодействие с Академией наук в вопросах экологии.
Основным докладчиком выступил директор Иркутского филиала СО РАН академик Игорь Вячеславович Бычков. По его словам, экология — это один из семи больших вызовов, попадающих в Стратегию научно-технологического развития России, и необходимо актуализировать проблематику природно-техногенной и экологической безопасности регионов.
«Особенности существующей системы экологического мониторинга в Сибири связаны в первую очередь с территориальной распределенностью и множественностью самих участников мониторинга, — акцентировал Игорь Бычков. — Используются нескоординированные между собой ведомственные схемы мониторинга, программно-аппаратные комплексы, сети передачи данных и средства наблюдений. Всё это формирует огромные объемы пространственно-временных данных, которые, однако, имеют разные форматы и не систематизированы для комплексной оценки. В последние несколько лет мы ведем работы по цифровой трансформации мониторинга Сибири: в первую очередь это создание базовых типов новых цифровых платформ, цифровых двойников для прогнозирования, тематических WPS-сервисов, которые позволяют распределено использовать не только данные, но и формировать и выполнять различные программы для проведения расчетов, моделирования и прогнозирования экологической ситуации. Также система подразумевает интеграцию существующей инфраструктуры данных».
На сегодняшний день в Сибирском отделении РАН выделено три основных типа цифровых платформ для реализации и поддержки цифровой экосистемы — инструментальная, инфраструктурная и прикладная. Инструментальная состоит из четырёх основных блоков: разработка сервисов редактирования данных, инструменты разработки WPS- сервисов, инструменты развертывания геопорталов, инструменты разработки сервисов публикации данных. Инфраструктура цифровой платформы связана с обеспечением передачи данных и увязыванием всех участников данного процесса.Прикладная цифровая платформа касается проведения конкретных расчетов и визуализацию полученных результатов.
Игорь Бычков отметил, что есть необходимость перехода на экологические цифровые двойники.
«В СО РАН проводится работа в этом направлении, — рассказал он, — и выделено три типа модальности: аэрокосмическая (мульти- и гиперспектральные, радарные, физико-химические параметры, собираемые дронами), интернет вещей (умные датчики и системы сбора информации по всем средам — воздух, вода, почва) и данные по реальным объектам на местности, которые собираются в экспедициях. Развиваются центры обработки данных экологического мониторинга. Для этого существенно увеличиваются объемы дискового ресурса, ведутся работы по управлению и мониторингу информационно-вычислительных систем. В эту же инфраструктуру введены и суперкомпьютерные центры», — подчеркнул Игорь Вячеславович.
Он привел пример работы такого рода в Красноярске (система мониторинга воздуха) и Томске (эмиссия метана болотными экосистемами в Западной Сибири).
В настоящий момент в СО РАН реализуется проект-стомиллионник, направленный на цифровую трансформацию научных исследований экологических проблем Байкальской природной территории. Игорь Бычков перечислил результаты работы институтов, находящихся под научно-методическим руководством СО РАН, на которые можно будет опираться в реализации проекта: интеграция данных гетерогенных систем мониторинга на основе математических моделей, численный анализ данных биомониторинга ртути в окрестностях «Усольехимпром» на территории г. Усолье-Сибирское, дистанционный лидарный контроль аэрозольных примесей атмосферы в горной котловине Байкала, аппаратные комплексы мониторинга гидрологических режимов Байкальской природной территории, технологиягеорадарного исследования ледяного покрова и другие.
«Получены данные по мониторингу трех сильных землетрясений в сентябре 2020—январе 2021 года и установлены их предвестники в поле деформаций природного массива, в эманациях родона и в режиме подземных вод. Это фактически дает возможностьопределять предвестников землетрясений», — акцентировал Игорь Бычков.
Игорь Вячеславович отметил, что эти работы продолжаются, в настоящий момент в Сибири разрабатывается комплекс открытых систем сетевого взаимодействия независимых участников, которая касается всех типов данных (растительного покрова, гидрологических, геологических, геодинамических параметров, состояния и примесей атмосферы).
«Важнейшим составляющим устойчивого развития Сибири должен стать цифровой мониторинг с оценкой состояния природной среды и объектов техносферы», — сказал Игорь Бычков.
По его словам, одна из важных проблем сейчас — разграничение антропогенного воздействия и естественных процессов эволюции, происходящих в ходе развития экосистем.
«Только создав открытую большую систему мы получим возможность принимать правильные решения», — акцентировал академик Бычков. — Дело в том, что есть такая аналогия, что прежде, чем лечить больного, нужно поставить четкий диагноз, и уже только после этого ставиться задача формирования курса лечения. Так же и в ситуации с решением экологических проблем – в первую очередь необходимо установить причины, для того чтобы в дальнейшем эффективно решать стоящие проблемы или ликвидировать накопленный ущерб. Отдельно о накопленном ущербе ОАО БЦБК — в первую очередь нужна экспертиза предложений, какую технологию или последовательность технологий переработки шлам-лигнина можно использовать, а в дальнейшем, уже приступить к работам на промплощадке. Это дорогостоящий проект, накопленных отходов более 6 млн кубических метров, но эта задача выполнима при соответствующем количестве выделенных ресурсов. Успешные примеры концентрации государством ресурсов есть, например, в Арктике. Надеемся, в случае с Байкальским целлюлозно-бумажным комбинатом будет также».
Директор
Института биофизики ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» академик
Андрей Георгиевич Дегерменджи рассказал о создании Совета СО РАН по экологии, выделив ряд «горящих» задач, основная среди которых — инициировать проекты по улучшению экологической ситуации. Он отметил, что фрагментарность знаний о взаимодействии составных частей среды существенно затрудняет мониторинг экологической обстановки и предложил схему, позволяющую решить проблему:
«Сочетание экологического мониторинга и базы наблюдений с экспериментальной базой параметров для критических объектов с созданием последующей математической модели (она верифицируется по наблюдениям и экспериментальной базе), которая нужна для выявления эффективных сценариев улучшения экологического состояния», — конкретизировал академик.
Андрей Дегерменджи привел пример с Кантатским водохранилищем, где была проблема разрастания большого количества сине-зеленых водорослей. В качестве возможных вариантов решения предлагалось ликвидировать все сбросы в озеро, но моделирование показало эффективность только одного пути — удаления потоков фосфора со дна и откачивания илов. Впоследствии именно такой сценарий был реализован. Этот же метод применим, по словам А. Дегерменджи к экологии городов и оценке различных технологий уменьшения загрязнённости воздуха.
«Задача Совета по экологии — создать новый действующий инструмент для оценки эффективности технологического улучшения качества воздуха городов Сибири. Необходимо оценить отклик изменения качества воздуха в ответ на разные действия и принять решение на основе этих прогнозов», — резюмировал Андрей Дегерменджи.
Научный руководитель Института народнохозяйственного прогнозирования РАН академик Борис Николаевич Порфирьев согласился с докладчиками в акценте комплексности экологического мониторинга, подчеркнув необходимость создания понятного расчетного аппарата для потребителей конечной информации, а также важность учета экономических аспектови сбора данных по криолитозоне, где нейтрализация последствий может стоить во много раз больше, чем мониторинг.
Как подчеркнул А. Конторович, необходимо очень четко разграничивать причины трансформации климата: антропогенные или природные, а это требует научного анализа и моделирования.
Что касается использования невозобновляемых источников энергии то, по словам ученого, есть оценки мировых агентств, которые показывают: до конца 2040—2050 годов изменить ситуацию в топливном балансе глобально не удастся.
«Альтернативные источники будут наращивать, конечно же, свою долю, но в целом поменять ситуацию мире не смогут, — уверен
Алексей Конторович. — Полностью отказаться от традиционных энергоресурсов — это революция, и ей нет аналогов в истории человечества. Тем не менее, нам надо сосредоточиться на технологиях использования нефти, газа и угля в таких формах, которые наносят наименьший ущерб природе».
Научный руководитель ФИЦ угля и углехимии СО РАН академик Зинфер Ришатович Исмагилов напомнил, что в Кузбассе добывается больше половины угля в РФ. Однако это влечет за собой и сложности: в последние годы наращивается добыча угля открытым способом, что создает новые экологические проблемы для всего региона — деградация земли, загрязнение воздуха и воды.
Еще один момент: на взрывных работах ежегодно используется до 500—600 тысяч тонн взрывчатки, около 2—5 % ее компонентов остается в почве, попадает в грунтовые воды, вследствие чего образуются токсичные продукты метаболизма этих соединений. Академик Исмагилов подчеркнул, что институты
Сибирского отделения РАН могут предложить десятки технологий для решения всех этих проблем.
«Региональные власти также уделяют внимание этим вопросам. Так, была утверждена новая Концепция экологической политики Кузбасса. Губернатор региона подписал на Петербургском международном экономическом форуме около десяти соглашений с представителями бизнеса о привлечении в регион частных инвестиций на общую сумму более 300 миллиардов рублей, и свыше половины этой суммы — на экологические проекты», — отметил Зинфер Исмагилов.
Директор Института оптики атмосферы им. В. Е. Зуева СО РАН (Томск) доктор физико-математических наук Игорь Васильевич Пташник рассказал, что за 50 лет существования ИОА разработаны и используются самые разные виды лидаров, позволяющие, например, дистанционно визуализировать вихревые следы самолетов в аэропортах, мониторить аэрозольные и газовые загрязнения атмосферы, обнаруживать нефтяные пленки на поверхности воды.
Так, в Томске работает уникальная Сибирская лидарная станция: это единственный в мире лидар с диаметром приемного зеркала 2x2 метра, который способен измерять профили некоторых атмосферных параметров вплоть до 100 километров.
«Лидары разного типа являются составной частью нашей проектной системы “Город” для оперативного обнаружения газовых и аэрозольных загрязнений атмосферы в промышленных районах. Такая система позволяет очень оперативно регистрировать не только объемы но и источники загрязнений на основе пространственного сканирования загрязнений над городом в онлайн-режиме», — прокомментировал Игорь Пташник.
Также он отметил многоуровневую систему мониторинга парниковых газов, созданную 20 лет назад на территории Западной Сибири совместно с японскими коллегами.
«Это сеть мачт оснащенных в основном японским оборудованием, которое отвечает всем требованиям международной метеорологической организации. Обслуживание и обработку ведут сотрудники нашего института, — пояснил Игорь Пташник. — Это давно работающие предшественники тех самых карбоновых полигонов, аналоги которых сейчас начинают создаваться нашим министерством».
Кроме того, ученый рассказал о самолете-лаборатории «Оптик», на котором уже 40 лет проводятся экспедиции в разные регионы Сибири и России.
«Одним из наиболее интересных и, вместе с тем, тревожных результатов таких экспедиций стало обнаружение резкого снижения скорости поглощения СО2 лесными экосистемами Западной Сибири после 2004 года. Наши леса, наши легкие, здесь начинают отказывать», — сообщил Игорь Пташник.
В прошлом году прошла первая экспедиция самолета-лаборатории с целью комплексного исследования тропосферы над морями российской Арктики. Она заняла 42 часа полетов.
«В результате был получен почти единовременный над всеми морями высотный срез концентрации разных газов, аэрозолей, метеорологические данные и ряд других параметров, — добавил директор ИОА СО РАН. — Из наиболее интересных и тревожных результатов экспедиции следует отметить обнаружение повышенного содержания метана у поверхностей всех морей российской Арктики, причем наибольшее значение этого превышения наблюдалось над Карским морем. Причем сравнение с наблюдениями 2012 года показало, что содержание метана над поверхностью моря увеличилось в три раза».
Игорь Пташник сообщил, что в 2020 году закончился срок службы самолета-лаборатории «Оптик», и в итоге скоро под научным руководством РАН может не остаться ни одного научного воздушного судна, тогда как в СССР их количество доходило до 30.
«Нам нужна поддержка РАН для выделения средств и лучше всего не на один самолёт, а на два — для мониторинга Сибири и Дальнего Востока. Технико-экономическое обоснование для этого у нас подготовлено», — заявил ученый. Стоимость одного самолета — 6 миллиардов рублей.
Академик
Арнольд Кириллович Тулохонов (
Байкальский институт природопользования СО РАН, Улан-Удэ) остановился в своем выступлении на правовых аспектах экологического мониторинга. Он обратил внимание на то, что академические организации не рассматриваются в действующей правовой базе как субъекты, которые могут выполнять экологический мониторинг, кроме того, нормативы загрязнений, прописанные в законе, выше, чем реальный природный уровень присутствия этих соединений, например, в Байкале, что делает выполнение таких нормативов невозможным и не позволяет завершить строительство уже заложенных очистных сооружений.
«При проведении экологического мониторинга важна прозрачность, точность и объективность данных, — подчеркнул он, добавив, что при прогнозировании экологической ситуации в Сибири необходимо учитывать, что ряд рек (например, Иртыш, Амур, Селенга и другие) проходят также по территории Китая, — поэтому нужны международные нормы сотрудничества с нашими южными соседями», — сказал А. Тулохонов.
В работе президиума РАН приняли участие и представители промышленности. Вице-президент ПАО «Норильский никель» Андрей Михайлович Грачев рассказал о прошедшей в прошлом году Большой Норильской экспедиции и поделился планами сотрудничества на следующий год.
«Наш опыт взаимодействия с наукой показал, что жить по-новому без нее невозможно. Поэтому реализация комплексной экологической стратегии компании связаны с комплексными же научными исследованиями. ПАО «Норникель» осознает необходимость изучения Арктики не для собственных нужд, а для гармоничного развития всего региона, — сказал Михаил Грачев. — В настоящее время мы рассматриваем возможность проведения второй Большой Норильской экспедиции. Планируется, что это будут ландшафтные, почвенные, ботанические исследования. Кроме того — изучение скорости деформации протаивающих грунтов на основе радарной космической съемки. С помощью СО РАН нам удалось создать в структуре Норильского государственного индустриального института Научно-исследовательский центр технологии строительства и мониторинга состояния зданий и сооружений на северных арктических территориях, научное сопровождение которого осуществляет НОЦ “Экология” СО РАН».
Михаил Грачев также рассказал о ряде других исследований в Арктике, отметив, что после разлива нефтепродуктов было три основных задачи: определить статус реального загрязнения территорий, на основе научных данных выбрать наиболее оптимальные передовые методы очистки и разработать новые методы хозяйствования на Таймыре.
В заключение Михаил Грачев отметил, что отраслевой науки для развития Арктики недостаточно, нужно полнее привлекать фундаментальную науку и предложил внести в постановление пункт о поддержке инициативы ПАО «Норникель» по производству угдеродно нейтрального никеля (снижение выбросов парниковых газов реализовано за счет модернизации ГЭС, питающих производственные объекты).
Вице-президент ПАО «РУСАЛ» Елена Степановна Безденежных рассказала о задачах, которые хотелось бы решить вместе с научным сообществом в аспекте комплексной модернизации производства с учетом современных экологических норм: сохранение объемов производства, увеличение численности работников (привлечение трудовых ресурсов на период строительства), изменение законодательства РФ (в части разрешительных документов и нормирования), привлечение денежных средств, синхронизации работы всех направлений наук в части создания нового оборудования (планируется, что 85 % оборудования будет российского производства).
«Мы хотим стать номером один в России и в мире по созданию экологической продукции, поэтому без науки нам не обойтись. Все наши затраты станут напрасными, если не будет экологического мониторинга, чтобы доказать людям, что влияние на окружающую среду действительно сократилось», — подчеркнула Елена Безденежных.
Советник министра природных ресурсов и экологии Российской Федерации кандидат экономических наук Иван Валентинович Стариков рассказал о ряде законодательных актов, принятых в сфере экологии, а также о том, что финансирование проектов, направленных на разработку недр, будет учитывать в том числе экологические риски.
«Уменьшение выбросов — это стимул провести модернизацию экономики. Парижское соглашение ратифицировали и подписали 203 страны, 90 % населения земного шара. В этой системе России необходимо найти свое место и стать ключевым игроком в глобальной климатической повестке. Россия не должна оставаться в стороне, ценность “зеленых” бумаг растет, у нас появляется возможность нового направления экономической деятельности с помощью поглощения углеродных единиц за счет действия лесов и некоторых сельскохозяйственных культур (например, топинамбура, мискантуса), которые, в связи с этим можно культивировать», — сказал Иван Стариков.
Директор Восточно-Сибирского института медико-экологических исследований доктор медицинских наук Олег Леонидович Лахман рассказал о ряде работ по выявлению взаимосвязи между экологической ситуацией и здоровьем человека и сформулировал первоочередные задачи, среди которых — создание научных медико-экологических научных центров для тиражирования и внедрения лучших практик, инициирование поправок в закон об окружающей среде для компенсации потерь здоровья в условиях негативного воздействия техногенно измененной среды обитания, включение ученых в экспертизу проектов для оценки влияния тех или иных проектов на здоровье населения, разработка математических моделей, которые бы учитывали взаимосвязь здоровья человека и состояния окружающей среды, а также расширение исследований с использованием современных медицинских технологий.
Исполняющий обязанности председателя Научного совета РАН по глобальным экологическим проблемам член-корреспондент РАН Степан Николаевич Калмыков акцентировал важность выявления в ходе экологического мониторинга данных о происхождении загрязнителей и их токсичности.
«В комбинации сложных аналитических методов мы можем получить такую объективную информацию», — считает он.
Резюмируя доклады, Александр Сергеев отметил, что вопросы экологии в Сибири стоят особенно остро, и у
Сибирского отделения РАН накоплен большой задел в этой области. Президент Академии также выделил важность взаимодействия с региональными властями и компаниями, которые готовы участвовать в экологических проектах.
«Наука в Сибири»
