Диссертация

Работа посвящена выявлению и количественной оценке закономерностей отклика потоков СО2 между наземными экосистемами и атмосферой на аномальные температуры и осадки в различных широтных зонах. Актуальность исследования определяется ростом повторяемости экстремальных погодных явлений, способных нарушать функционирование экосистем и изменять их роль в глобальном углеродном цикле, а также необходимостью выявления количественных закономерностей и пороговых условий такого отклика. Работа основана на данных измерений потоков СО2 методом турбулентных пульсаций и сопутствующих метеорологических наблюдений, полученных на станциях глобальных и региональных сетей мониторинга в тропических, умеренных и полярных широтах. В исследовании разработан комплексный методический подход, включающий критерии идентификации метеорологических аномалий, методы раздельного и совместного анализа влияния температуры и осадков, а также процедуру определения пороговых значений метеопараметров. Для восстановления пропусков в рядах наблюдений применена модель машинного обучения на основе градиентного бустинга (CatBoost). Установлено, что характер отклика нетто-экосистемного обмена СО2 (NEE) статистически значимо различается в зависимости от широтной зоны и типа экосистемы: в тропиках изменчивость NEE определяется преимущественно аномалиями осадков, тогда как в умеренных и полярных широтах существенное влияние на изменчивость NEE оказывают как аномалии температуры, так и осадков. В работе впервые количественно определены верхние и нижние пороговые значения температуры воздуха, влажности почвы и атмосферных осадков для различных типов биомов, при достижении которых наблюдаются значимые отклонения NEE от типичных сезонных значений. Показано также, что переход экосистемы от нетто-поглощения к нетто-эмиссии СО2 определяется совместным воздействием температуры воздуха и влажности почвы. На примере сибирских станций криолитозоны показано, что лесные экосистемы менее чувствительны к аномально высоким температурам и дефициту осадков, чем болотные. Полученные результаты могут быть использованы для совершенствования климатических и биогеохимических моделей, интерпретации данных сетей мониторинга и разработке мер адаптации экосистем к изменению климата.