ИСТИНА

Цель предлагаемого проекта – разработка методики оценки эмиссии метана с разнотипных водохранилищ умеренной зоны. Исследование предполагает проведение полевых кампаний для измерения удельного потока метана над различными морфологическими частями водоема (затопленные русло, пойма, терраса); измерения удельного потока метана на границе «вода-донные отложения» для различных типов грунта, изучения суточного хода удельного потока метана при различных погодных условиях; измерения удельного потока метана над макрофитами. Полученные данные позволят уточнить проведенные ранее оценки, оценить окисление метана в водной толще и разработать подход для определения эмиссии метана с малоизученных и неизученных водохранилищ.

Reservoirs are sources of methane emissions, and despite their active use, the issue of environmental and carbon neutrality of artificial reservoirs remains open. Estimates of methane emissions from the world's reservoirs are very different - from 2 to 122 Tg/year. The multifactor nature of the emission process makes it difficult to parameterize the methane specific flux (SF) and its diagnostic and prognostic calculations. The Volga cascade of reservoirs saves 12-13 million tons of reference fuel. The total release of the cascade according to published foreign emission assessment methods is 0.74 TgC-CH4, or 7.3% of the global release from reservoirs. Comparison of field observations with literature data shows an overestimation of the methodological assessment. Direct measurements of methane SF from the surface of Russian reservoirs are rare. Methane SF measurements from some reservoirs of RUSHYDRO company, located in different regions of Russia, revealed a significant regional and seasonal variation of its values. Despite the field work and the replenishment of the data base with information about the SF of methane in the reservoirs of the Russian Federation, the issues of its temporal and spatial heterogeneity still remain poorly understood. Morphological elements are distinguished in the transect profile of the reservoirs: flooded riverbed, terraces, floodplain, oxbow depressions, former lakes. These areas have a different hydroecological regime due to different depths, the structure of bottom sediments, overgrowing with macrophytes, and aeration of the bottom layer. The watersheds of lowland reservoirs, due to greater anthropogenic impact, are subject to active anthropogenic transformation, which contributes to the influx of suspended and dissolved substances and determines the trophic status of water bodies and the formation of bottom sediments with a greater amount of the organic component. The shallow waters of reservoirs play a special role in methane emission. The methane flux from areas overgrown with macrophytes is large, but not all water bodies have significant areas occupied by aquatic vegetation. In addition to significant spatial variability of methane SF from reservoirs, there is also its pronounced seasonal and daily variation. Very few works have been devoted to this issue.The relevance of the proposed project is to develop a methodology for estimating methane emissions from different types of reservoirs in the temperate zone. The scientific novelty of the work is in the study of the daily course of the specific methane flux under various weather conditions; measurement of methane SF above macrophytes and in the drawdown zone with a decrease in water level; measurement of methane SF over various morphological parts of the reservoir (flooded riverbed, floodplain, terrace); measurement of methane SF at the boundary "water-bottom sediments" for various types of soil; modeling the temporal variability of SF with subsequent estimates using atmospheric forcing under the conditions of expected climate changes. The data obtained will make it possible to refine the earlier estimates, evaluate methane oxidation in the water column, and develop an approach for determining methane emissions from little-studied and unstudied reservoirs. The Mozhaisk and Ivankovo reservoirs were chosen as the main reference study objects. The reservoirs are located in similar physical and geographical conditions, while differing in water exchange (water exchange coefficient 1.7 and 9 year-1 respectively), the nature of the distribution of temperature and dissolved oxygen, the area of shallow waters (less than 2 m at full supply level (FSL) 13.3 and 48%, respectively) and vegetation of macrophytes. It is possible to check the developed methodology on the basis of independent material of the authors' own observations at the Ozerna and Tsimlyansk Заявка № 24-27-00034 Страница 3 из 24 reservoirs. The choice of the temperate zone is due to the fact that most of the reservoirs of the Russian Federation are located under these climate zone, and the methane SF values for this zone are significantly higher than for the boreal zone. Parameterization of the scales of spatiotemporal inhomogeneity of methane emission from reservoirs will make it possible to refine the calculations performed earlier for the reservoirs of the Russian Federation.

В результате реализации задач будут получены характерные масштабы пространственно-временной изменчивости удельного потока метана для разнотипных водохранилищ умеренной зоны ЕТР. Полученные данные позволят уточнить проведенные ранее оценки, оценить окисление метана в водной толще и разработать подход для определения эмиссии метана с малоизученных и неизученных водохранилищ.

У авторов имеется задел собственных наблюдений и публикаций по распределению удельного потока метана над затопленной русловой ложбиной: на Можайском водохранилище 2017-2022 гг., на Иваньковском водохранилище 2020- 2023 гг. Отработана техника измерения потока метана из донных отложений, апробирована камера для измерения диффузионной составляющей потока, произведены единичные измерения внутрисуточного хода удельного потока. Модель LAKE адаптирована В.А. Ломовым для Можайского водохранилища, получены адекватные результаты, соответствующие данным измерений. Имеется база данных по характеристикам обменных процессов на границе вода-донные отложения (на Можайском водохранилище 2017-2022 гг. по 1-3 съемки за летний период, на Иваньковском водохранилище 2020-2023 гг по 1 съемке в августе).

В качестве основного результата проекта авторы заявляют разработку методики расчета эмиссии метана с водохранилищ умеренной зоны с учетом их проточности, относительной глубоководности, трофического статуса, распределения глубин, донных отложений и растительности.