Method for estimating the highest specific methane flux from the surface of reservoirs

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The paper summarizes the results of the database of changes in the specific methane flux at various types of water reservoirs in Russia, in which the authors participated. Measurements were carried out by the method of “floating chambers” in different periods of the annual hydro-ecological cycle. Comparison of the obtained data with the results of foreign experience is given. An approach to parameterization of specific methane flux for calculating the maximum possible methane emission from artificial reservoirs when developing quantitative quotas of greenhouse gas emissions is proposed. The estimation both in different phases of regime (stratification, homothermia) and for separate morphological parts of reservoirs differing in depth is offered.

Full Text

Restricted Access

About the authors

M. G. Grechushnikova

Lomonosov Moscow State University; Obukhov Institute of Atmospheric Physics, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: allavis@mail.ru
Russian Federation, Leninskie Gory, 1–2, GSP-1, Moscow, 199991; Pyzhevsky per., 3, Moscow, 119017

I. A. Repina

Obukhov Institute of Atmospheric Physics, Russian Academy of Sciences

Email: allavis@mail.ru
Russian Federation, Pyzhevsky per., 3, Moscow, 119017

V. S. Kazantsev

Obukhov Institute of Atmospheric Physics, Russian Academy of Sciences

Email: allavis@mail.ru
Russian Federation, Pyzhevsky per., 3, Moscow, 119017

V. A. Lomov

Lomonosov Moscow State University; Obukhov Institute of Atmospheric Physics, Russian Academy of Sciences

Email: allavis@mail.ru
Russian Federation, Leninskie Gory, 1–2, GSP-1, Moscow, 199991; Pyzhevsky per., 3, Moscow, 119017

References

  1. Готлиб Я. Л. Тепловой режим водохранилищ гидроэлектростанций. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 203 с.
  2. Гречушникова М. Г., Школьный Д. И. Оценка эмиссии метана водохранилищами России // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2019. № 2. С. 58–71.
  3. Гречушникова М. Г., Ломова Д. В., Ломов В. А. Пространственно-временные различия эмиссии метана с поверхности Иваньковского водохранилища//Труды 6-й всероссийской научной конференции «Проблемы экологии Волжского бассейна» («ВОЛГА-2021»). Выпуск 4. г. Н. Новгород: изд. ФГБОУ ВО «ВГУВТ». 2021, URL: http://вф-река-море.рф/ECO/2021/PDF_ECO/eco8.pdf (дата обращения 02.02.2022)
  4. Гречушникова М. Г., Репина И. А., Ломова Д. В., Ломов В. А. Результаты натурных измерений потока метана с разнотипных водохранилищ // Изв. Иркутского государственного университета. Серия Науки о земле. 2022. Т. 40. С. 3–13.
  5. Гидрометеорологический режим озер и водохранилищ СССР. Водохранилища Верхней Волги. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 292 с.
  6. Дзюбан А. Н. Метан и микробиологические процессы его трансформации в воде верхневолжских водохранилищ // Водные ресурсы. 2002. Т. 29, № 1. С. 68–78.
  7. Елистратов В. В., Масликов В. И., Сидоренко Г. И., Молодцов Д. В. Выбросы парниковых газов с водохранилищ ГЭС: анализ опыта исследований и организация проведения экспериментов в России // Альтернативная энергетика и экология. 2014. № 11 (151). С. 146–159.
  8. Законнов В. В., Литвинов А. С., Законнова А. В. Пространственно-временная трансформация грунтового комплекса водохранилищ Волги // Водное хозяйство России. 2015. № 4. С. 21–35.
  9. Иваньковское водохранилище: Современное состояние и проблемы охраны. М.: Наука, 2000. 344 с.
  10. Терский П. Н., Горин С. Л., Гречушникова М. Г. и др. Гидрологические условия эмиссии метана из Зейского водохранилища в теплый и холодный период 2021–2022 гг. // Эмиссия парниковых газов сегодня и в геологическом прошлом: источники, влияние на климат и окружающую среду. Казань: Издательство Казанского университета, 2022. С. 46.
  11. Репина И. А., Терский П. Н., Горин С. Л. и др. Натурные измерения эмиссии метана на крупнейших водохранилищах России в 2021 г. Начало масштабных исследований // Водные ресурсы. 2022. Т. 49. № 6. С. 713–718.
  12. Руководящий документ. Массовая концентрация метана и диоксида углерода в приземном слое атмосферного воздуха. Методика измерений методом газовой хроматографии РД 52.44.816–2015.
  13. Садчиков А. П., Кудряшов М. А. Экология прибрежно-водной растительности. М.: Изд-во НИА-Природа, РЭФИА, 2004. 220 с.
  14. Степаненко В. М., Гречушникова М. Г., Репина И. А. Численное моделирование эмиссии метана из водохранилища // Фундаментальная и прикладная климатология. 2020. Т. 2. С. 76–99.
  15. Федоров Ю. А., Тамбиева Н. С., Гарькуша Д. Н., Хорошевская В. О. Метан в водных экосистемах. Ростов-на-Дону: Копицентр, 2005. 329 с.
  16. Эдельштейн К. К. Морфология и морфометрия водохранилища // Комплексные исследования водохранилищ. Вып. 3. Можайское водохранилище. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979. C. 24–37.
  17. Эдельштейн К. К. Водохранилища России: экологические проблемы, пути их решения. М.: ГЕОС, 1998. 277 с.
  18. Aben R. C. H., Barros N., van Donk E. et al. Cross continental increase in methane ebullition under climate change // Nature Communications. 2017. 8(1). Р. 1–8. https://doi.org/10.1038/s41467–017–01535-y
  19. Bastviken D., Santoro A., Marotta H. Methane emissions from Pantanal, South America, during the low water season: toward more comprehensive sampling // Environmental Science and Technology. 2010. 44(14). Р. 5450–5455.
  20. Bastviken D. et al. Methane emissions from lakes: Dependence of lake characteristics, two regional assessments, and a global estimate // Global Biochemical Cycles. 2004. 18. doi: 10.1029/2004GB002238.
  21. Deemer B. et al. Greenhouse Gas Emissions from Reservoir Water Surfaces: A New Global Synthesis // Springer. BioScience, 2016, Vol. 66. № 11. P. 949–964.
  22. Fonseca A. L. dos S., Marinho C. C., Esteves F. de A. Floating Aquatic Macrophytes decrease the methane concentration in the water column of a tropical coastal ladoon: implications for methane oxidation and emission // Brazilian Archives of Biology and Technology. 2017. 60. https://doi.org/10.1590/1678–4324–2017160381.
  23. Johnson M. S. et al. Spatiotemporal methane emission from global reservoirs // Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 2021. V. 126. № 8. https://doi.org/10.1029/2021JG006305.
  24. Harrison J., Deemer B., Birchfield M., O`Malley M. Reservoir Water-Level Drawdowns Accelerate and Amplify Methane Emission // Washington: Environmental Science and Technology, Vol. 1, 2016, 1–11 pp.
  25. Lovelock C. E., Evans C., Barros N. et al. Refinement to the 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. IPCC chap. 7. 2019. V. 4, P. 7.1–7.54.
  26. Rosentreter J. A., Borges A. V., Deemer B. et al. Half of global methane emissions come from highly variable aquatic ecosystem sources // Nature Geoscience. 2021. V. 14. № 4. P. 225–230.
  27. Sieczko A. K., Duc N. T., Schenk J. et al. Diel variability of methane emissions from lakes // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2020. V. 117(35). P. 21488–21494. https://doi.org/10.1073/pnas.2006024117
  28. Stepanenko V., Mammarella I., Ojala A. et al. LAKE2.0: a model for temperature, methane, carbon dioxide and oxygen dynamics in lakes // EGU: Geoscientific Model Development. 2016. 9. P. 1977–2006. http://www.ipcc.ch/
  29. Tortajada C., Altinbilek D., Biswas K. Impact of large dams: A Global Assessment. Water Resourses Development and Management. 2012. 410 p.
  30. Tranvik L. J., Downing J. A., Cotner J. B. et al. Lakes and reservoirs as regulators of carbon cycling and climate // Limnology and Oceanography. 2009. V. 54. P. 2298–2314.
  31. Tremblay A., Roehm C., Varfalvy L., Garneau M. Greenhouse Gas Emissions – Fluxes and Processes. Berlin: Springer. 2005. 732 p.
  32. Varis O., Kummu M., Härkönen S., Huttunen J. T. Greenhouse Gas Emissions from Reservoirs // Impacts of Large Dams: A Global Assessment. Water Resources Development and Management. Springer, Berlin, Heidelberg. 2012. Р. 69–94. https://doi.org/10.1007/978–3–642–23571–9_4.
  33. UNESCO/IHA research project on the GHG status of freshwater reservoirs//IHA. 2013. 41 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Dependence of the specific flow of methane from areas of different types of reservoirs of different depths.

Download (277KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dependence of the specific methane flow on the depth from the areas of deep-water reservoirs: 2a – during stratification periods, 2c – in the absence of stratification, 2b and 2d – without taking into account the local maximum in the Kovinsky reach of the Boguchansky reservoir (flooded swamp).

Download (417KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dependence of the specific flow of methane from areas of shallow reservoirs of different depths: (a) – during the stratification period, (b) – in the absence of stratification.

Download (413KB)
Indexing metadata


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».