Greenhouse gas emissions from natural ecosystems of the Norilsk Industrial District

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

This paper describes the results of field measurements of methane and carbon dioxide fluxes from natural and anthropogenic-modified ecosystems located on the Norilsk industrial district. Previously, such studies have not been conducted in the area. The study points are located in different landscape regions determined by various conditions of permafrost formation. Most of the study area is located within the zone of predominantly continuous permafrost distribution. Six landscape regions were identified. Methane and carbon dioxide fluxes were measured at selected key sites typical for each region. When selecting the study points, the variety of conditions affecting methane and carbon dioxide emissions was considered. First, these include soil type (mineral or peat) and local moisture conditions. Methane and carbon dioxide fluxes were measured by dart static chamber method. Measurements of greenhouse gas concentrations in the chamber were carried out by a portable gas analyzer Li-7810 (Li-COR, USA). The results obtained show significant variability in greenhouse gas emissions for different ecosystem types. Methane uptake by soils is recorded on mineral soils and dry parts of bog ecosystems. Positive methane emissions are typical for watered areas of bog ecosystems and lakes with maximum values in the hollows. Methane fluxes range from slightly negative in dry bog areas with a median of -0.026 mgCH4/m2/h to emissions of 0.802 mgCH4/m2/h as the median for watered areas of bog ecosystems. Carbon dioxide fluxes are inversely correlated with the ecosystem moisture content and have a range from 51.6 mgCO2/m2/h (median for lakes) to 576 mgCO2/m2/h (median for mineral soils). A medium strength correlation was found between surface air temperature and intensity of methane uptake by mineral soils was found. Probability density distributions of methane and carbon dioxide fluxes have different forms.

References

  1. Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Working Group I Contribution to the IPCC Sixth Assessment Report / Masson-Delmotte V., Zhai P., Pirani A., Connors S.L., Péan C., Berger S., Caud N., Chen Y., Goldfarb L., Gomis M.I., Huang M., Leitzell K., Lonnoy E., Matthews J.B.R., Maycock T.K., Waterfield T., Yelekçi O., Yu R., Zhou B. (Eds.). Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 2023. 2391 p. doi: 10.1017/9781009157896.
  2. Heyer J., Berger U., Kuzin I.L., Yakovlev, O.N. Methane emissions from different ecosystem structures of the subarctic tundra in Western Siberia during midsummer and during the thawing period // Tellus B: Chemical and Physical Meteorology. 2002. Vol. 54 (3). P. 231-249.
  3. Сабреков А.Ф., Глаголев М.В., Клепцова И.Е., Максютов Ш.Ш. Эмиссия метана из болот тундры: Результаты наблюдений 2010 г. // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. 2011. Т. 2. №. 1 (3). C. 1-16.
  4. Голубятников Л.Л., Казанцев В.С. Вклад тундровых озёр Западной Сибири в метановый бюджет атмосферы // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2013. Т. 49. № 4. С. 430–438.
  5. Serikova S., Pokrovsky O.S., Laudon H., Krickov I.V., Lim A.G., Manasypov R.M., Karlsson J. High carbon emissions from thermokarst lakes of Western Siberia // Nature Communications. 2019. Vol. 10. №. 1. P. 1552.
  6. Flessa H., Rodionov A., Dyckmans J., Guggenberger, G. Landscape controls of CH4 fluxes and soil organic matter in a catchment of the forest tundra at the lower Yenissej. In Symptom of Environmental Change in Siberian Permafrost Region. Proceedings of the International Symposium of JSPS Core to Core Program between Hokkaido University and Martin Luther University Halle-Wittenberg (29-30 November 2005, Sapporo, Japan) / Hatano R., Guggenberger G. (Eds.). Sapporo: Hokkaido University Press, 2006. P. 65-74.
  7. Kazantsev V.S., Krivenok L.A., Dvornikov Y.A., Lomov V.A., Sabrekov A.F. Methane Emission from Lakes in the North of Western Siberia // Izv. Atmos. Ocean. Phys. 2023. Vol. 59. P. 264–274. doi: 10.1134/S0001433823030052.
  8. Le Mer J., Roger P. Production, oxidation, emission and consumption of methane by soils: a review // European journal of soil biology. 2001. V. 37 (1). P. 25-50.
  9. Moore T.R., Dalva M. The influence of temperature and water-table position on carbon-dioxide and methane emissions from laboratory columns of peatland soils // European Journal of Soil Science. 1993. V 44 (4). P. 651–664.
  10. Van Bodegon P.M., Stams A.J.M. Effects of alternative electron acceptors and temperature on methanogenesis in rice paddy soils // Chemosphere. 1999. V. 39 (2). P. 167–182.
  11. Геокриология СССР. Средняя Сибирь / Под ред. Ершова Э.Д. М.: Недра, 1989. 414 с.
  12. Ковпий А.Н. Отчет: «Комплексная гидрогеологическая и инженерно-геологическая съемка масштаба 1:200 000 (Листы R-45-79-82; 91-94; 103-106; 115-118) за 1993-1999 гг.).» Талнах: ПГП «Норильскгеология», 2000.
  13. Карта четвертичных образований. Государственная геологическая карта Российской Федерации (третье поколение). Масштаб 1:1 000 000. Серия Норильская. Лист R-45. СПб.: Картфабрика ВСЕГЕИ, 2016.
  14. Объяснительная записка. Государственная геологическая карта Российской Федерации (третье поколение). Масштаб 1 : 1 000 000. Серия Норильская. Лист R-45. СПб.: Картфабрика ВСЕГЕИ, 2016. С. 320.
  15. Толманов В.А., Гребенец В.И., Исаков В.А., Керимов А.Г. Деформации дорожного полотна в сложных мерзлотногеологических условиях Норильского Промрайона. Материалы докладов XIII Общероссийской научно-практической конференции и выставки «Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации». Москва: Геомаркетинг, 2017. С. 251–258.
  16. Кравцова В.И., Железный О.М. Динамика растительности Норильского промышленного района под влиянием аэротехногенных и природных факторов. ИнтерКарто. ИнтерГИС. Геоинформационное обеспечение устойчивого развития территорий: Материалы Междунар. конф. Москва: Географический факультет МГУ, 2022. Т. 28 (1). С. 325–345.
  17. Усова Л.И. Практическое пособие по ландшафтному дешифрированию аэрофотоснимков различных типов болот Западной Сибири. СПб.: Нестор-История, 2009. 78 с.
  18. Hutchinson G.L., Mosier A.R. Improved soil cover method for field measurement of nitrous oxide fluxes // Soil Science Society of America Journal. 1981. Vol. 45 (2). P. 311-316.
  19. Глаголев М.В., Сабреков А.Ф., Казанцев В.С. Физикохимия и биология торфа. Методы измерения газообмена на границе почва-атмосфера. Томск: Изд-во ТГПУ, 2010. 104 с.
  20. Greenhouse Gas Emissions: Fluxes and Processes, Hydroelectric Reservoirs and Natural Environments. Environmental Science Series / Tremblay A., Varfalvy L., Roehm C., Garneau M. (Eds.). N.Y.: Springer, 2005. 732 p.
  21. Fiedler J., Fuß R., Glatzel S., Hagemann U., Huth V., Jordan S., Jurasinski G., Kutzbach L., Maier M., Schaefer K., Weber T., Weymann D. Best practice guidline: Measurement of carbon dioxide, methane and nitrous oxide fluxes between soil-vegetation-systems and the atmosphere using non-steady state chambers. Göttingen: Arbeitsgruppe Bodengase, Deutsche Bodenkundliche Gesellschaft, 2022. 70 p. doi: 10.23689/fidgeo-5422.
  22. Сабреков А.Ф., Глаголев М.В., Клепцова И.Е., Башкин В.Н., Барсуков П.А, Максютов Ш.Ш. Вклад мерзлотных бугров в эмиссию метана из болот тундры Западной Сибири // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. 2011. Т. 2. №. 2 (4). C. 2.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

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».