Анализ региональных геоэкологических проблем в условиях глобальных изменений окружающей среды (ГЗ)НИР

Analysis of regional geoecological problems under global environmental change

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Анализ региональных геоэкологических проблем в условиях глобальных изменений окружающей среды (ГЗ)
Результаты этапа: 1) Разработан инновационный метод геоинформационного моделирования физико-географических единиц верхнего иерархического уровня: природно-ландшафтных зон на основе неконтролируемой классификации с использованием нормализованных глобальных биоклиматических показателей. Полученные границы в целом отражают основные закономерности поясно-зональной дифференциации территории и могут служить основой для дальнейшей типологии ландшафтов на материковом и региональном уровне. 2) Выявлены основные изменения структуры землепользования и динамики природно-ландшафтной и природно-высотной зональности под влиянием глобальных климатических флуктуаций на субконтинентальном уровне (для Австралии и Южной Америки) а также на региональному уровне для Северного Кавказа. 3) Проанализированы основные направления экологической политики крупных стран Азии в сфере предотвращения и смягчения последствий изменения климата на примере Индии и Китая, Продемонстрировано увеличение роли этих стран в выполнении Парижского соглашения. 4) На примере четырех модельных регионов РФ разработана и апробирована методика совместного анализа процессов забрасывания земель и динамики урожайности с учетом ландшафтных условий. Охарактеризована роль геокриологических условий в оценке жизнестойкости городов Российской Арктики, построенных в условиях многолетней мерзлоты. Выявлена роль эколого-географических факторов, ослабляющих жизнестойкость арктических городов в криолитозоне на основе пула индикаторов. 5) Для панархической геосистемы модельного импактного Мончегорского района проведен анализ кумулятивного влияния взаимодействия климатических и техногенных характеристик на динамику границ леса. 6) Осуществлен анализ современного состояния зелёной инфраструктуры и важнейших экосистемных услуг в 16 крупнейших городах Российской Федерации. Проанализированы ключевые регулирующие экосистемные услуги и рекреационные экосистемные услуги. Сопоставление предоставленного и необходимого объёмов услуг показывает, что наиболее «дефицитными» в крупных городах являются услуги по очистке воздуха от загрязнений. Впервые проведены изучение и оценка влияния светового загрязнения на изменения экосистемных услуг: информационных, поддерживающих, регулирующих на различных масштабных уровнях. 7) Разработаны теоретические основы и алгоритмы расчета экологической емкости для туристско-рекреационных территорий различного типа и назначения, основанный на оценке ее техногенной и рекреационной составляющих. Осуществлено изучение состояния и возможности развития полюсного арктического и антарктического туризма. Рассмотрен туристический пакет полюсного арктического туризма в западном секторе Северного Ледовитого океана. Предложены варианты его расширения за счет создания нового кластера на северном острове архипелага Новая Земля. 8) Проведен анализ документов, определяющих планирование территориального развития в Российской Федерации (стратегии социально-экономического развития, схемы территориального планирования, генеральные планы, мастер-планы, комплексные планы и др.). Продемонстрировано, что интеграция в их состав экосистемных услуг находится на начальной стадии и требует существенного совершенствования информационного обеспечения. 9) Выявлены и обоснованы направления для обеспечения адаптации социо-природной системы региона к меняющимся климатическим, социальным и экономическим характеристикам по каждому блоку социо-природной системы в Российской Арктике. 10) Проанализирована проблематика международного опыта управления глобальными прибрежными зонами; выявлены основные экобиотехнологичные методы, которые могу считаться перспективными для экологического обустройства береговых инфраструктур.
2 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Анализ региональных геоэкологических проблем в условиях глобальных изменений окружающей среды (ГЗ)
Результаты этапа: 1) Проведено обобщение подходов и методов, применяемых для оценки выбросов углерода от изменений землепользования в глобальном, региональном и страновом масштабах. Выявлены основные этапы моделирования и оценки исследования изменения баланса углерода в результате трансформации землепользования. Систематизированы применяемые методы и конкретные инструменты, применяемые на каждом этапе, определены их преимущества и недостатки. Выявлены региональные и страновые особенности применения методов и исходных данных (Китай, Бразилия). 2) Предложен и апробирован алгоритм геоинформационного моделирования природных ландшафтов на основе предварительно обработанных снимков Landsat и производных от цифровых моделей рельефа (на примере Приэльбрусья). Показано, что оптимальным вариантом ландшафтного синтеза является совместный кластерный анализ многих исходных переменных, в частности геоморфометрических показателей и ландшафтно-вегетационных индексов. Проведён анализ международного опыта геоинформационного моделирования геосистем на фоне дискуссионных положений теоретического ландшафтоведения. 3) Разработана и апробирована методика приоритизации и оценки территорий и экосистем для целей сохранения биоразнообразия. Приоритизация территорий трех масштабных уровней (Центральный федеральный округ, субъекты РФ и муниципалитеты) была основана на индексах ценности экосистем в пределах этих территорий и значении территорий для сохранения “краснокнижных” видов животных и растений. Установлено, что организация в России экосистемного учета в рамках системы природно-экономического учета (ЭУ СПЭУ) требует применения многоуровневого подхода, который должен учитывать задачи сохранения биоразнообразия на разных иерархических уровнях, прежде всего – разнообразия видов и разнообразия экосистем, а также специфику задач по сохранению биоразнообразия на разных уровнях территориального управления. 4) Разработан способ выделения приречных пространств в крупнейших городах России и алгоритм оценки их социально-экологических функций на основе открытых геопространственных данных. Получены результаты оценки вклада приречной зелёной инфраструктуры в формирование экосистемных услуг города, а также роли приречных пространств в формирование экологического каркаса города. Установлены различия спектров приоритетных экосистемных услуг зелёной инфраструктуры городов, расположенных в различных природных зонах (подзонах) ЕТР. Изучены отдельные экосистемные услуги зелёной инфраструктуры городов на различных масштабных уровнях. 5) Осуществлён анализ условий развития процессов неблагоприятной экзогенной геодинамики вулканических ландшафтов при механических нарушениях, вызванных развитием стихийного туризма на территории объекта Всемирного природного наследия ЮНЕСКО «Вулканы Камчатки» (природный парк «Ключевской»). Оценена степень уязвимости разных вулканических ландшафтов с ледовым компонентом и предложены мероприятия по охране природы с использованием геотехнических материалов 6) Проанализированы возможности использования перцепции ландшафтов как диагностического метода их изменений и оценки для модельных районов Кировска, Мончегорска и Москвы. Проведено сопоставление результатов визуальной оценки с количественными и качественными характеристиками полученными для тех же территории методами антропогенного ландшафтоведения и ландшафтной видеоэкологии 7) Для модельного района Субарктики - бассейна оз.Имандра (Мурманская обл.) выполнено исследование динамики техногенных вещественно-энергетических потоков, связанных с формированием ТКО. Оценён возможный эффект «добавленной» энергии на развитие геосистемы территории. Осуществлён анализ современного цикла развития панархической социо-природной системы и установлены стадии ее отдельных блоков: стадия динамики социального блока охарактеризована как цикл накопления изменений, а хозяйственного как цикл реструктуризации, природного – как цикл обновления. Предложены управленческие механизмы сближения стадий. 8) Апробирован опыт крупномасштабного картографирования геолого-геоморфологической основы ландшафтов с ярусной структурой рельефа на юге криолитозоны. Охарактеризованы основные типы перигляциальных образований, дифференцированно влияющих на локализацию мерзлотных геосистем. Проанализировано изменение биологической продуктивности курумовых ландшафтов таежной зоны в нижней части бассейна р. Подкаменная Тунгуска в связи с фиксируемым в Енисейской Сибири с середины 1970-х гг. — начала 1980-х гг. потеплением климата. 9) Определены факторы, обусловливающие ключевую роль в мировой климатической повестке Китая и Индии как крупнейших источников парниковых газов в 2000-2020 гг. (суммарно 33% глобальных эмиссий). На основе статистических данных выявлена динамика эмиссий парниковых газов за последние десятилетия в условиях противоречий ускоренного е развития тепловой энергетики и энергетического перехода. Рассмотрены последствия пандемии COVID-19 с точки зрения снижения эмиссий и «зеленого» восстановления экономики. Несмотря на очевидные успехи Китая и Индии, их вклад в достижение целей Парижского соглашения, оценивается как недостаточный.
3 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Анализ региональных геоэкологических проблем в условиях глобальных изменений окружающей среды (ГЗ)
Результаты этапа: По результатам работ в отчетном году получены следующие основные результаты: 1) Выявлены основные тренды трансформации природно-ландшафтных зон в горных регионах Северного Кавказа и Западного Тянь-Шаня; в частности, отмечено сокращение площади снежно-ледниковых комплексов с наибольшим уменьшением на Восточном Кавказе и наименьшим на Центральном Кавказе; выявлено усиление рекреационного воздействия на среднегорные и высокогорные ландшафты Западного и Центрального Кавказа, приведшее к изменению пространственной структуры ландшафтов, особенно горно-лесных и субальпийских луговых, увеличению в них доли антропогенных комплексов, снижению биоразнообразия в наиболее ценных ландшафтах на территориях с охранным статусом; для ключевых территорий Западного-Тянь-Шаня отмечена деградация ледников в пределах всех горных хребтов, отмечена выраженная зависимость масштабов деградации и фрагментарности ледников от положения хребтов по отношению к влагонесущим потокам, а также постепенное поднятие пояса арчевников, что связано как с климатическими процессами, так и интенсивностью антропогенного воздействия; 2) На основе адаптации методологии МГЭИК по оценке выбросов и поглощения углерода на региональном уровне (на примере Ярославской области) проведена оценка влияния динамики земельного покрова на запасы углерода; выявлено, что за период 1992-2019 гг. в Ярославской области запасы С в экосистемах увеличились на 9 млн тонн, в основном, за счет зарастания мелколиственными лесами земель с мозаичным землепользованием и за счет заболачивания лесов; уточнены существующие представления о климатической политике как факторе, способным существенно повлиять на землепользование в России, выявлен большой запас устойчивости российского земледелия к рыночным методам регулирования выбросов парниковых газов, в частности, сомнительность перспективы экономически оправданного регулирования выбросов парниковых газов, по меньшей мере, на юге Европейской России; 3) Проведена комплексная оценка современного состояния ландшафтов и окружающей среды модельного района Арктической зоны России на основе матрицы вещественно-энергетических потоков природно-хозяйственной системы; выявлено, что в конце XX – начале XXI вв. важнейшим фактором трансформации природных систем в бассейне озера Имандра был климатический фактор; 4) Предложены подходы к выявлению природных туристских аттракторов (ПТА) на основе геопространственных данных на региональном уровне, классификация ПТА, а также группировка регионов России по сочетанию ПТА, разработана методология полимасштабной оценки туристско-рекреационной нагрузки в пределах туристских макрорегионов, определены возможности и недостатки метода, а также наиболее подверженные туристско-рекреационной нагрузки ООПТ и типы туристско-рекреационных территорий макрорегиона «Из Москвы в Санкт-Петербург»; 5) На основе представлений о модели состава культурного ландшафта исслдеованы традиционные исторические ландшафты Тапан-Дигории - одного из историко-географических районов Центрального Кавказа – репрезентативного в контексте природных и антропогенных факторов освоения региона; определены характерные типы природно-антропогенных комплексов региона, составлены описания шести эколого-туристских маршрутов, проложенных с учетом максимального совмещения локусов объектов природного и культурного наследия с треком пешеходного туризма; 6) Проведен анализ сопоставимости глобальных баз данных и региональной информации о состоянии окружающей среды ключевых стран Центральной Азии (Таджикистана, Кыргызстана и Узбекистана) для возможностей их использования в тематическом экологическом картографировании; разработаны тематические карты, прямо или косвенно связанных с показателями ЦУР по пяти приоритетным экологическим темам: вода, земля, леса, биоразнообразие и стихийные явления; 7) Определена взаимосвязь охлаждающего эффекта достаточно крупных зелёных зон – парков и лесопарков с их размером (на примере зеленых территорий Москвы); показано, что крупные городские парки и лесопарки охлаждают воздух наиболее эффективно, при этом зависимость между размером городских зелёных зон и их охлаждающим эффектом имеет логарифмическую форму, в то же время, стратегическая ценность крупных зелёных зон в городском развитии не может заменить местную ценность малых и средних парков для климатического комфорта горожан; 8) Проведен ретроспективный анализ развития зеленой инфраструктуры Воркуты, Кировска и Мурманска за 100 лет; показано, что временные вариации востребованности экосистемных услуг зависят от сочетания факторов, их определяющих: исторических, социально-экономических и климатических; определены вариации этих факторов на каждые 10 лет - с 1920 по 2020 гг. 9) На основе количественного анализа морфометрического, геокриологического и средозащитного потенциала ландшафтов городов крилолитозоны проведено типологическое ранжирование городов, направленное на оценку уязвимости геологической среды арктических городов к климатическим изменениям; выделены четыре типа арктических городов, демонстрирующие вклад разных факторов в ослабление жизнестойкости и повышение уязвимости городских поселений к изменениям климата: 1) наиболее уязвимые (за счет высокого денудационного потенциала, широкого развития мёрзлых пород, но с низкой льдистостью и ослабленной экологической функцией растительности), 2) наиболее уязвимые (за счет сплошного развития мерзлых пород с высокой и средней льдистостью; 3) уязвимые (за счет прерывистого развития мёрзлых пород, определяющего разнообразие геокриологических условий для строительства и эксплуатации зданий и сооружений) и 4) относительно уязвимые . 10) Создана прогностическая модель лесных пожаров для разных (с учётом специфики геокриологических условий) районов бореальной криолитозоны; выявлено, что термические характеристики, полученные по результатам обработки тепловых инфракрасных снимков, определяют потенциал «сопротивления» лесных массивов нагреву приземного воздуха и иссушения лесных горючих материалов в засушливые типы погод; установлено, что наиболее проблемными в оценке дифференцированной опасности лесных пожаров в южной криолитозоне, являются лесные ландшафты, приуроченные к районам развития карбонатных пород палеозойского возраста; 11) Выявлены особенности тематической и комплексной экологической политики отдельных стран и регионов мира: Японии, Индии, Бразилии в контексте глобального экологического развития. Полученные в отчетном году результаты создали научный задел для продолжения научно-исследовательских работ в 2024 году
4 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Анализ региональных геоэкологических проблем в условиях глобальных изменений окружающей среды (ГЗ)
Результаты этапа: В рамках моделирования и оценки трансформации природных комплексов и наземного покрова для различных регионов России: 1) Проведена делимитация макрорегиона Северного Кавказа на основе геоинформационного моделирования на четыре высотных пояса: высокогорья - районы с высотами более 3000 метров и расчленяющие их участки долин на высоте 1500-2000 м; среднегорья - районы с высотами хребтов 1000-3000 метров, абсолютная высота расчленяющих долин может доходить до 500 метров, низкогорья – хребты с высотами до 1000 м, предгорья - до 300-400 м с относительно слабым расчленением рельефа (площади склонов более 10-20 градусов не превышают 5-10%). 2) Выделены наиболее существенные зональные и секторные различия в трансформации разных высотных поясов Северного Кавказа; 3) Разработана классификация геотопов для южного макросклона Скалистого хребта и северного макросклона Бокового хребта, включающая более 30 категорий, которая может быть применена для оценки ландшафтного и биологического разнообразия Центрального Кавказа, в частности, территории национального парка «Алания» и его охранной зоны; 4) Показано, что для культурного ландшафта среднегорной Ингушетии на локальном пространственном уровне характерна классическая модель горного европейского ландшафтно-хозяйственного ареала (ЛХА), который состоит из селитебного комплекса как ядра ЛХА, примыкающих к нему обрабатываемых угодий, отдаленных лугов и горных пастбищ, расположенных на периферии в зоне контакта нескольких ЛХА; 5) Для Центральной Сибири выявлено изменение биопродукционных показателей на курумовых склонах западной части Среднесибирского плоскогорья в условиях современного потепления климата. Проведена типизация курумовых ландшафтов по скорости их зарастания, выявлены курумы с наибольшей, средней и наименьшей разницей полученных значений и оценено их пространственное распределение. Проанализирована роль морфометрических характеристик склонов (в т. ч. их экспозиции) в процессах зарастания курумов; В рамках задачи оценки пространственно-временных изменений вещественно-энергетических потоков: 1) Определены основные методические сложности, мешающие адекватной оценке запасов углерода в экосистемах на региональном уровне. Использование разновременных данных по наземному покрову (спутниковых, открытых геопространственных и статистических) дает возможность проследить динамику его трансформации и оценить те изменения, которые приводят к нетто-выбросам углерода; 2) На региональном уровне на примере Ярославской области установлено, что в экосистемах региона накоплено около 337 млн тонн углерода. Около 73% общих запасов углерода аккумулировано в лесных экосистемах, в пашнях, пастбищах и лугах – около 20%, в болотах – 5%. Динамика запасов. положительная, что объясняется увеличением площадей залесенных и заболоченных территорий; 3) Для промышленного Воркутинского муниципального округа выявлены особенности его развития как функции панархической социоприродной системы, определяемые когерентностью векторов развития её блоков. Для каждого этапа определено направление векторов развития социоприродной системы, отражающееся на особенностях устойчивости природопользования. В рамках задачи выявления характерных тенденций современного положения и экологического развития отдельных стран: 1) Динамика положения Китая, Японии и Индии на экологической кривой С. Кузнеца (ЭКК) за 30-летний период позволила выявить траектории их экологического развития, а также определить перспективы на ближайшее время. Показано, что взаимосвязь экономического развития трех государств и экологических проблем нелинейна. Так, замедление экономики в периоды мирового экономического кризиса 2008-2009 г. и пандемии Ковид-19 по-разному отразилось на ключевых показателях трех стран. Место стран в международных экологических рейтингах коррелирует с уровнем социально-экономического развития, что укладывается в логику ЭКК. 2) Для Японии выявлено, что в настоящее время в обсуждении экологической повестки все чаще приоритет отдается таким глобальным темам как изменение климата (и создание низкоуглеродного общества), сокращение биоразнообразия (и проблемы трансформации наземного покрова), а также управление отходами (создание общества с устойчивым материальным циклом). Несмотря на значительный прогресс, актуальными для Японии сегодня остаются такие проблемы как загрязнение воздуха мелкодисперсными частицами и фотооксидантами, загрязнение озер и прудов органическими загрязнителями и всех поверхностных вод диоксинами, загрязнение почв кадмием. В рамках решения задачи анализа лучших практик и политик адаптации к глобальным изменениям на региональном уровне для территорий и стран разного типа: 1) Рассмотрена роль климатических изменений и адаптационных мероприятий в формировании геоэкологических проблем, которые по происхождению разделены на следующие группы: 1) вызванные климатогенной динамикой малонарушенных ландшафтов и трансформацией их экосистемных функций (эти последствия показаны на примере таежных ландшафтов южной криолитозоны) или спровоцированные негативным влиянием климатических изменений на природно-антропогенные процессы и геотехнические системы (эти эффекты описаны на примере перигляциальных геосистем, нарушенных горной добычей); 2) обусловленные антропогенной трансформацией ландшафтов и ее последствиями в форме изменения структуры теплового баланса земной поверхности и влагооборота в приземной атмосфере, что проявляется в учащении тепловых стрессов, засух, наводнений и др. стихийных бедствий; 3) порожденные принятием срочных мер по борьбе с изменениями климата и создающие риски для благоприятного состояния окружающей среды; 2) В контексте рассмотрения средообразующей роли живого вещества охарактеризована модель географической организации биосферы, проанализировано значение ее зонально-функциональных типов для сравнительной оценки уязвимости территорий к изменениям климата; 3) Для Индии показано, как адаптационные действия встраиваются в более широкие секторальные инициативы, первостепенное значение в планировании и реализации мер адаптации отводится аграрной сфере. В Индии реализуется один из основополагающих принципов адаптационных мероприятий – подход «сопутствующих выгод», когда цели социально-экономического развития согласуются с климатической повесткой; 4) Несмотря на очевидно положительные аспекты, в сфере климатической адаптации в штате Калифорния отмечены и некоторые проблемы. Так, к вызовам можно отнести следующие обстоятельства: присутствие сегрегированности в основе руководящих документов, недостаточный учёт территориальной и ландшафтной специфики при разработке адаптационных планов, преимущественно «руководящий» характер адаптационных планов, из-за чего они более похожи на декларации, чем на стратегические документы. Неоднозначным представляется и то обстоятельство, что большинство целей и задач формулируется ведомствами для ведомств, а рекомендации местным органам власти даются «в отрыве» от территории. В рамках решения задачи оценки геоэкологических и градостроительных аспектов формирования водно-зеленой инфраструктуры в контексте городской устойчивости: 1) Для крупнейших городов России показано, что в каждом из них наблюдается одна из двух ситуаций: либо преобладают малодоступные и неблагоустроенные зелёные элементы, которые могут формировать условный водно-зелёный коридор; либо водно-зелёный коридор не сформирован, зато приречные территории насыщенны большим количеством относительно малых по размеру благоустроенных зелёных элементов с растительностью неестественного происхождения. Разработана типология городов по роли водно-зеленой инфраструктуры в формировании экологической устойчивости города; 2) Показана неоднозначная роль фрагментарности зеленой инфраструктуры города в аспектах экологической эффективности и территориальной справедливости. Так, именно высокая фрагментарность растительного покрова формирует в г. Владикавказе справедливую и доступную зеленую инфраструктуру, что крайне важно не только для южных городов с достаточно жарким летом, но и для всех городов в целом как для наиболее антропоцентричного объекта геоэкологических исследований. В рамках задачи выявления геоэкологических ограничений развития природно-ориентированного туризма на туристско-рекреационных территориях разного типа: 1) Предложена система критериев оценки возможностей и геоэкологических ограничений при развитии экологического туризма на территории национальных парков на страновом уровне; 2) Совместный анализ возможностей и ограничений позволил разделить парки на четыре группы: 1) с высокими ограничениями и высокими возможностями развития – 22 парка; 2) с высокими возможностями и низкими ограничениями – 11 парков; 3) с низкими ограничениями и высокими возможностями – 17 парков; 4) с низкими ограничениями и низкими возможностями – 20 парков. Для каждой из этих групп были предложены рекомендации по развитию туристско-рекреационной деятельности; 3) Разработаны принципы картографирования вулканических ландшафтов (на примере охраняемой территории Южно-Камчатского природного парка, в будущем – национального парка), являющегося частью кластерного объекта Всемирного природного наследия ЮНЕСКО «Вулканы Камчатки».
5 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Анализ региональных геоэкологических проблем в условиях глобальных изменений окружающей среды (ГЗ)
Результаты этапа: В результате выполнения этапа будут получены новые оценки характера освоенности, современного состояния и тенденций трансформации природно-антропогенных комплексов и их территориальных сочетаний, выявлены характерные тенденции современного положения и экологического развития отдельных стран, в т.ч. стран-партнеров России по БРИКС, в мировом контексте, определены геоэкологические ограничения развития природно-ориентированного туризма на туристских территориях разного типа, проанализировано состояние элементов водно-зеленого каркаса городов, расположенных в разных зонально-климатических условиях и др. Результаты найдут отражения в публикациях в научных изданиях, докладах на конференциях, а также чтении тематических учебных курсов.

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".