Квантирование эмиссий метана в арктико-бореальной зоне с помощью атмосферных наблюдений и глобальной инверсной модели

Почему метан на Севере важен

Метан — мощный парниковый газ, и замерзшие земли, окружающие Арктику, содержат огромные запасы углерода, которые могут высвободиться с потеплением планеты. Ученые опасаются, что оттаивание почв и расширение болот могут превратить этот регион в крупный новый источник метана, ускоряя изменение климата. В этом исследовании поставлен простой, но ключевой вопрос: сколько метана реально выходит сегодня из арктико-бореальной зоны, меняется ли это со временем и что управляет этими изменениями?

Новый взгляд с воздуха

Вместо измерений метана только у земли исследователи использовали атмосферные замеры с сети из 154 станций мониторинга по всему миру, включая 33, разбросанные по Арктике и северным лесам. Эти станции непрерывно отбирают образцы воздуха и отслеживают, как концентрации метана растут и падают. Команда ввела эти наблюдения в глобальную компьютерную систему, способную работать «назад»: учитывая, как воздух циркулирует и перемешивается по планете, какая схема эмиссий у поверхности лучше всего объясняет метан, зафиксированный на каждой башне? Сочетая наблюдения с априорными оценками из наземных и эмиссионных моделей, они сократили среднюю неопределенность региональных эмиссий метана в арктико-бореальной зоне примерно на две трети.

Сколько метана выделяет Север

Анализ показывает, что в период с 2010 по 2021 год арктико-бореальная зона выделяла примерно 45 тераграм метана в год — около 7 процентов мировых выбросов. Это больше, чем ранние «снизу вверх» оценки, основанные только на наземных моделях и инвентарях, которые, как правило, недооценивали эмиссии, особенно в России. Почти половина этого метана поступает из болот, с дополнительными вкладами от человеческой деятельности, такой как добыча ископаемого топлива и сельское хозяйство, других природных источников вроде озер и термитов, пожаров и небольшого количества из прилегающих морских районов. Западная Россия выделяется как крупнейший «горячий» участок, испуская в два-шесть раз больше метана, чем другие подсубрегионы, такие как Аляска или северная Канада, благодаря обширным болотам и интенсивной нефтегазовой деятельности.

Сезонные подъёмы и падения

По всей высокоширотной северной зоне эмиссии метана следуют четкому годовому ритму. Они минимальны в тёмную, промёрзшую зиму и резко растут по мере таяния снега и прогрева почв, достигая пика в июле и августе, когда болота тёплые, переувлажнённые и биологически активные. Летом болота обеспечивают около 70 процентов общего выделения метана. Человеческие источники доминируют лишь в нескольких местах, особенно в европейской части изучаемой территории. Добавление атмосферных данных в основном изменило величину сезонных пиков, но не их временные рамки, что указывает на то, что модели в целом правильно воспроизводят сезонную динамику, но недооценивали истинную величину в ключевых регионах.

Тренды и связи с климатом

За двенадцатилетний период суммарные эмиссии метана в арктико-бореальной зоне не показывают уверенного статистического устойчивого роста, однако выявляются заметные закономерности. Некоторые годы, особенно 2016, 2019 и 2020, выделяются эмиссиями на несколько процентов выше среднего, во многом из‑за более влажных или тёплых условий в богатых болотами регионах и, в 2019 году, сильной пожароопасностью в восточной России. При отдельном рассмотрении болот исследователи обнаружили, что тёплые годы в целом связаны с более высоким выбросом метана, особенно в конце лета. Более детальное изучение Западной Сибири — огромной низменности, покрытой болотами — выявило более заметное локальное увеличение болотных эмиссий со временем и удивительно сильную роль зимнего снега: более глубокий снег, по-видимому, приводит к более влажным почвам после таяния и, следовательно, к большим выбросам метана в последующий тёплый сезон.

Почему важны снег и влажность

Кейс Западносибирской низменности иллюстрирует, как тонкие изменения климата могут усиливать выделение метана. Глубокий зимний снег может служить укрытием для почвы, помогая ей оставаться менее глубоко промёрзшей, а затем таять постепенно, поддерживая болота насыщенными дольше. На этих ровных ландшафтах с плохим дренажем лишняя влага создаёт условия, благоприятные для метанобразующих микробов. Статистические проверки показали, что сочетание глубины снега, тепла в вегетационный период и осадков объясняет большую часть год‑к‑году колебаний метана из этих болот, в то время как ранние наземные модели упускали большую часть этой чувствительности.

Что это значит для будущего

Для неспециалиста главный вывод таков: арктико-бореальные земли уже являются значительным и очень отзывчивым источником метана, но они ещё не «вышли из‑под контроля» и не демонстрируют драматического быстрого роста. Болота, особенно в западной России, играют центральную роль, и их выбросы увеличиваются в тёплые, влажные годы. Поскольку регион нагревается быстрее среднего по планете, а модели снега и осадков меняются, исследование предполагает, что в ближайшие десятилетия выделение метана из северных болот, вероятно, возрастёт. В то же время работа показывает, что использование плотных атмосферных сетей наблюдений вместе с глобальными моделями позволяет значительно точнее определить, откуда исходит метан и почему — критически важная информация для прогнозирования будущих климатических обратных связей и разработки стратегий по их ограничению.

Цитирование: Basso, L.S., Rödenbeck, C., Brovkin, V. et al. Quantifying Arctic-boreal methane emissions using atmospheric observations and a global inverse model. npj Clim Atmos Sci 9, 80 (2026). https://doi.org/10.1038/s41612-026-01348-1

Ключевые слова: Арктический метан, вечная мерзлота, болота, климатическая обратная связь, Западная Сибирь