• Университет
  • Круговорот углерода в природе: профессор ЮГУ получил грант РНФ на построение математической модели потока парниковых газов
    Профессор ЮГУ Сергей Григорьевич Пятков получил грант Российского научного фонда. Проект учёного стал победителем конкурса «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами». Теперь в течение двух лет научно-исследовательская работа по проекту будет вестись при поддержке РНФ.

    Доктор физико-математических наук исследует парниковые газы болотных систем севера Западной Сибири. Для их мониторинга учёный разрабатывает математические модели и методы. Сегодня это один из ключевых мировых научных трендов.

    «Проблемы глобального изменения климата вызывают большой интерес в силу их огромной практической значимости. Круговорот углерода, как одного из наиболее интенсивных процессов в биосфере, в значительной степени определяет климат планеты», - отмечает Сергей Григорьевич.

    Глобальный круговорот углерода изучался в международном проекте GCP (Global Carbon Project), на эту тему также опубликовано большое количество статей и монографий. Однако здесь остаётся ещё много белых пятен.

    «Особый интерес вызывает исследование этого процесса в локальных экосистемах, где значимым элементом являются болота, а также велико воздействие человека. Последнее обстоятельство, в частности, связано с нефтедобычей, а также применением углекислого газа для увеличения эффективности нефтеотдачи пластов. Всё это характерно для нашего округа», - добавил учёный.

    Новый подход, который разрабатывается в стенах Югорского государственного университета, имеет принципиальное отличие от уже существующих.

    «Важную роль здесь играют создание и анализ математических моделей, описывающих протекающие в биосфере динамические процессы. Традиционный подход с использованием значений характеристик, полученных из эксперимента, часто приводит к неверным результатам. Поэтому задача определения параметров модели является актуальной», - рассказал автор проекта.

    Прежде всего предполагается более широкое использование математических моделей и методов. В задачах определения потоков парниковых газов важную роль играют и натурные наблюдения, в частности, замеры концентраций парниковых газов и других параметров (скорости ветра, температуры и пр.) на реальных болотных системах, в том числе в Мухрино.

    По информации ученого, в задачах определения теплового режима почв, процессов поглощения метана предполагается использовать как уже имеющиеся данные в литературе, так и новые, полученные с помощью натурных наблюдений. Здесь исследование связано с неопределенностью значительного количества параметров модели системы (граничных условий, теплоёмкости, теплопроводности, коэффициента диффузии и т.д.), которые и предполагается определять по данным замерам.

    Трудности исследования связаны с тем, что в почвах происходит сложный взаимосвязанный термодинамический процесс. Идёт миграция воды, осуществляется как конвективный, так и диффузионный перенос газов, а также они поглощаются бактериями (метанотрофами) в почве. Всё это усложняет теоретические исследования и методы численного построения решений.

    «Исследования газообмена болотных экосистем особенно актуальны в связи с необходимостью инвентаризации основных наземных источников СО2 и метана, являющихся основными парниковыми газами», - добавил исследователь.

    Результатами научного проекта станут новые алгоритмы и методы, которые позволят моделировать динамику, прогнозировать концентрации углерода в экосистемах на основе новых знаний и измерениях циклов углерода в экосистемах «растения-почва», а также, изучать последствия антропогенного воздействия на экосистему, что чрезвычайно важно для нефтедобывающего региона. Разработанные модели и методы могут быть использованы и на других территориях, необходима лишь соответствующая адаптация моделей.

    «На основе полученных результатов возможно построение новых численных алгоритмов и создание комплексов программ для решения конкретных экологических задач, создание базы современной автоматизированной сети мониторинга потоков углерода и инновационной системы обработки и анализа данных», - резюмировал Сергей Григорьевич.

    Наработки в этом направлении могут стать частью сервисов по формированию оценок и прогнозирования углеродной ёмкости территории. Однако такие сервисы невозможны без других важных компонентов, например, спутникового мониторинга.
    Дата:
    13.04.2022
    Автор:
    Пресс-служба Югорского государственного университета

    Разрешено копирование статей, только при наличии активной (кликабельной) ссылки на страницу-источник сайта Югорского государственного университета. Ссылка должна находиться непосредственно рядом с материалом, должна быть видимой и прямой.

    Возврат к списку

    Вернуться наверх