Измерение выбросов парниковых газов и оценка поглощающей способности гидроэнергетических объектовНИР

Measurement of greenhouse gas emissions and assessment of the absorptive capacity of hydropower facilities

Источник финансирования НИР

Хоздоговор, средства организации государственного сектора (608)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 25 мая 2021 г.-14 июля 2021 г. Анализ литературных источников, результатов научных исследований по теме работы
Результаты этапа:
2 15 июля 2021 г.-14 мая 2022 г. Проведение расчетов баланса выбросов и поглощения парниковых газов с учетом поглощающей способности по результатам математического моделирования
Результаты этапа: Одномерная модель термогидродинамики и биогеохимии водоёма LAKE3.0 адаптирована для Рыбинского водохранилища. В качестве атмосферного воздействия использованы данные реанализа ERA-5. Рассчитан термодинамический режим, концентрации кислорода, метана и углекислого газа в водохранилище за 1964 г. и 2011-2018 гг. Показано, что для реалистичного воспроизведения вертикального распределения и динамики этих величин важно совместно учитывать притоки, уровень воды и среднее вертикальное осаждение воды с уровня притоков до уровня забора воды на плотине. Средняя годовая эмиссия в атмосферу за 2011-2018 гг. составила 35.6 тыс. т С-СН4, а средний удельный поток метана с Рыбинского водохранилища – 21.3 мг СН4/(м2 * сут). Представлена трёхмерная гидростатическая модель термогидродинамики и биогеохимии водоёма на основе универсального гидродинамического кода НИВЦ МГУ-ИВМ РАН. Параметризации биогеохимических процессов заимствованы из модели LAKE 3.0. Проведены тестовые расчёты для чашеобразного водоёма и Горьковского водохранилища. В качестве начальных условий по температуре для Горьковского вдхр. использованы данные измерений. Продемонстрирована существенная горизонтальная неоднородность в полях температуры, скорости течения, концентрации кислорода.
3 15 мая 2022 г.-14 апреля 2023 г. Проведение расчетов баланса выбросов и поглощения парниковых газов с учетом поглощающей способности по результатам математического моделирования
Результаты этапа: В настоящем отчёте одномерная модель калибруется на данных измерений термодинамических величин, кислорода, концентрации и потоков метана на Рыбинском и Бурейском вдхр. Отработанная методика будет применена на 4-м этапе проекта ко всем водохранилищам проекта, а затем использована для уточнения оценок годовых эмиссий. Калибровка удельных потоков метана в атмосферу с поверхности водохранилища в одномерной модели LAKE осуществляется в 3 последовательных этапа: калибровка температуры, калибровка кислородного режима и калибровка значений удельных потоков метана. Для калибровки температуры используется коэффициент дополнительной диффузии – добавочный параметр в слагаемом диффузии. Для калибровки кислородного режима важно корректно задавать содержание кислорода в притоках водоема. Основной калибровочный параметр для кислородного режима – это коэффициент, контролирующий потребление кислорода донными отложениями. Потоки метана калибруются с помощью двух параметров – опорное значение скорости генерации метана в донных отложениях в расчёте на единицу массу органического вещества и потенциальная скорость окисления метана в воде. Трёхмерная модель адаптирована для Рыбинского водохранилища с целью оценки значимости горизонтальной неоднородности концентрации кислорода и метана в формировании интегрального баланса CH4 в проточных водоёмах – оценки, которая не может быть проведена с удовлетворительной точностью на данных наблюдений и одномерного моделирования. Проведён численный эксперимент для периода май-ноябрь 2020 г. Получены качественно верные горизонтальные распределения температуры и биогеохимических параметров с выраженными береговыми эффектами: на мелоководье температура летом выше, содержания кислорода – ниже, углекислого газа и метана – выше, чем в глубокой части водохранилища. Для корректности сравнения результатов воспроизведения одномерной (LAKE) и трёхмерной (модель НИВЦ МГУ – ИВМ РАН) моделями реального водохранилища, проведены тесты по сравнению этих кодов в идеализированной постановке эксперимента Като-Филлипса. Результаты моделей совпали с очень высокой точностью, что подтверждает идентичность реализации биогеохимических блоков в этих программных кодах.
4 15 апреля 2023 г.-14 апреля 2024 г. Проведение расчетов баланса выбросов и поглощения парниковых газов с учетом поглощающей способности по математического моделирования в среднем за 3 года
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".