Университет прорыва: как в ТГУ изучают глобальные изменения климата на Земле

«Приоритет 2030» - крупнейшая в истории современной России программа поддержки вузов. ТГУ 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. 

В представленном телефильме использованы видеосъемки Георгия Истигичева ("Динамика ландшафтов типичной тундры восточного побережья Ямала у поселка Сё-Яха"), Дмитрия Гуреева ("Экспедиция института изучения проблем Арктики и Томского госуниверситета в Большеземельскую тундру", "Надым и Нори"), Алексея Багаева ("Исследовательская станция Кайбасово), Сергея Кирпотина ("Васюганское болото", "Половодье в пойме Оби"), фотографии из архивов ИМКЭС СО РАН.