Университет прорыва: как в ТГУ изучают глобальные изменения климата на Земле
«Приоритет 2030» - крупнейшая в истории современной России программа поддержки вузов. Томский государственный университет вошел в первую группу победителей среди исследовательских вузов и получит финансирование на прорывные научные исследования и обеспечение социально-экономического развития территории.
Свои силы исследователи намерены сосредоточить на пяти прорывных направлениях. Одно из них - «Глобальное изменение Земли: климат, экология, качество жизни». Главный фокус проекта – оценка и прогноз углеродного цикла в арктической зоне России и Северной Азии. Территория реализации охватывает Сибирь и Арктику, включая бассейны великих сибирских рек и моря Арктической зоны страны.
«Мы в своем проекте предполагаем проводить исследования во многих природных зонах и во многих экосистемах. У нас есть команда, которая будет заниматься исследованиями на шельфе. Как раз сейчас эта команда находится в экспедиции. В Карском море они проводят исследование под руководством Семилетова Игоря Петровича. Еще у нас большой задел, большая команда, много компетенций и знаний, связанных с исследованиями водно-болотных ландшафтов. Это команда, в которой ведущим ученым является Олег Сергеевич Покровский. Это и направление, связанное с исследованием мерзлоты, и мы поэтому в консорциум привлекли и взаимодействуем с институтом мерзлотоведения СО РАН, который расположен в Якутске», – говорит Виктор Демин, первый проректор ТГУ.
Среди партнеров ТГУ еще целый ряд научных организаций и университетов в России и за рубежом. В их числе - академические институты, которые имеют собственные стационары для мониторинга климатических изменений. Это Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН и Институт оптики атмосферы СО РАН. Проект настолько обширен, что ТГУ инициировал создание нового консорциума по глобальным изменениям Земли, в котором более 30-ти научных и научно-образовательных организаций.
«Каждая из групп по отдельности может спрогнозировать и оценить эмиссию и поглощение углерода разными механизмами. Но вот попытаться построить такую модель, которая учитывала бы все эти механизмы, все источники и системы - это основная задача данного проекта», – рассказывает Виктор Демин, первый проректор ТГУ.
Сегодня Томский государственный университет - один из признанных российских и мировых лидеров в области изучения трансформации климата и влиянии этих изменений на окружающую среду. Университет не только участвует в крупнейших международных коллаборациях, но и сам становится связующим звеном для ведущих учёных из разных стран. В 2016 году под эгидой ТГУ была создана международная сеть SecNet для изучения Сибири и Арктики, сегодня в её составе десятки научных центров и ведущие ученые с мировым именем, такие как, например, Терри Каллаган, Олег Покровский.
К Сибири в настоящее время приковано внимание ученых всего мира. И сегодня об этой огромной территории от Урала до Тихого океана говорят как о мегаустановке, которая является самым интересным полигоном для исследований.
«В Сибири все процессы выражены гораздо ярче и контрастнее и начинаются раньше, чем в других местах. И климат в России в целом меняется в два раза быстрее, чем в других регионах планеты, а по сравнению с некоторыми точками, даже в 4 - 4,5 раза быстрее. Есть участки, где потепление, например, уже на 8 градусов происходит», – рассказывает Сергей Кирпотин, директор центра превосходства ТГУ «BioClimLand», доктор биологических наук, профессор.
С этим согласны и зарубежные ученые, некоторые их них лично приезжают в Сибирь, чтобы поучаствовать в научных мероприятиях, будь то конференции или экспедиции в самые отдаленные уголки.
«Сибирь - это огромная часть земной суши. И все процессы, которые происходят здесь - таяние мерзлоты, накопление или выбросы углекислого газа, сокращение лесов и изменение растительности - они настолько интенсивны и велики, что влияют не только на саму Сибирь, но и на весь мир», – говорит Георг Гуггенбергер, профессор Ганноверского университета им. Лейбница, Германия.
Для изучения Сибири и Арктики в ТГУ создана исследовательская инфраструктура «Мегаустановка». Она объединила расположенные на территории Западной Сибири станции университета "Актру" на Алтае, "Кайбасово" в Васюганье и "Ханымей" в Ямало-Ненецком автономном округе. Также в инфраструктуру входят передвижные исследовательские лаборатории на базе автомобилей и водного транспорта, площадки мониторинга и точки регулярного всесезонного пробоотбора.
Одним из приоритетов деятельности консорциума стало создание карбонового полигона – это масштабная площадка для мониторинга цикла углерода. Министерство науки и высшего образования официально утвердило его в Томской области.
«Декарбонизация экономики сейчас - мировой тренд. Страны Европы и Америки занимаются этим вопросом уже с 2011 года, мы только в этом году вступаем в эту повестку. И проблема заключается в том, что исследования на территории Сибири, на территории Российской Федерации ведутся очень давно и у нас есть многолетние ряды наблюдений, но к сожалению, нам не засчитываются эти исследования, эти расчеты, которые мы проводим по углероду», – говорит Людмила Борило, директор САЕ «TSSW: Сибирский институт будущего», исполнительный директор сети SecNet.
Добиться зачета российских исследований на глобальном уровне можно. И критерии Европа и страны Запада обозначают весьма четко - нужно обоснованно доказать, что наша природа способна поглотить больше климатически активных газов, чем выделяют российские промышленные предприятия. А для этого необходимы данные собственного мониторинга, проведённого по международным стандартам и на сертифицированном оборудовании.
Одна из площадок томского карбонового полигона расположится в пойме одной из крупнейших рек планеты – Оби. Ученые будут вести мониторинг углерода в атмосфере, воде, почве. Уже сейчас в ТГУ начали первые полевые эксперименты в пойме Оби. Они связаны с изучением механизмов выделения и поглощения углекислого газа. На стационаре университета в Кайбасово весь процесс создается в миниатюре и есть уже первые результаты.
«На станции "Кайбасово" у нас есть ряд бассейнов, мы туда накачиваем воду из реки и помещаем различные виды растений, которые произрастают в пойме, и смотрим тщательно, как это все разлагается. Несмотря на высочайшее содержание растворенного углерода в воде, некоторые участки поймы начинают забирать углерод из атмосферы и происходит это за счет водорослей. Эти процессы не изучены, и их надо тщательно исследовать», – говорит Сергей Кирпотин, директор центра превосходства ТГУ «BioClimLand», доктор биологических наук, профессор.
«Сейчас задача карбонового полигона - не только проведение мониторинга. Все исследования, измерения, которые мы будем проводить на территории, будь то лес, болота, водные объекты, эти данные должны где- то собираться, аккумулироваться и строиться модели. У нас планируется в рамках работы нашего полигона на нашего супер-компьютера, с использованием технологий искусственного интеллекта создать такой центр, который будет собирать со всех полигонов, не только с нашего полигона, но и с близлежащих, которые находятся в Новосибирской области, в Тюмени, данные, проводить обработку и выдавать уже модели. И вторая задача - это создание международного сертификационного центра», – рассказывает Людмила Борило, директор САЕ «TSSW: Сибирский институт будущего», исполнительный директор сети SecNet.
Также в Томске планируют создать первую в России установку для прямого захвата углерода. Её разработкой займутся Томский государственный университет и Инжиниринговый химико-технологический центр.
Пока коренному населению не сильно заметны последствия климатических изменений. Но именно для них они могут стать самыми драматичными. Наступление кустарников и лесов на Тундру сократит пастбища для оленеводов, местные привычные виды рыб уже вытесняются чужеродными, в рационе становится меньше традиционных продуктов, что в целом может пагубно сказаться на здоровье коренных народов Севера. Поэтому, еще одной важной задачей становится создание платформы по работе с коренным населением и поисков путей его адаптации к перестройке окружающей среды.
В рамках проекта в ТГУ проводятся встречи и с промышленными партнерами. Ученые надеются, что крупные корпорации также присоединятся к консорциуму по глобальным изменениям Земли, ведь они также заинтересованы в прорывных научных результатах исследований.
