В течение 2023-2024 гг. коллективом отдела природно-техногенных геосистем выполнялись геоэкологический мониторинг и оценка средообразующих функций степных геосистем в условиях нефтегазодобычи. Исследование выполнялось в рамках гранта №23-27-00193, предоставленного Российским научным фондом.
В российских степных регионах разрабатывается несколько сотен нефтегазовых месторождений, что ведет к масштабным техногенным преобразованиям исходных геосистем, включая трансформацию вещественно-энергетических потоков и средообразующих климаторегулирующих функций. Целью проекта ставилась оценка характеристик природно-техногенной геосистемы нефтегазового месторождения, призванных обеспечивать одну из ключевых геоэкологических функций – средообразующую, в части регулирования климата и атмосферы. В качестве региона исследования выбран Волго-Уральский степной регион, обладающий ключевым набором геосистемных услуг. Разработка нефтегазовых месторождений в регионе ведется с начала 40-х гг. 20 в., что предоставляет хорошую возможность выбора репрезентативных в научном отношении ключевых участков для изучения потоков вещества и энергии в природно-техногенных геосистемах по сравнению с исходными.
Исследование выполнялось с помощью комплекса методов:
- в ходе полевых выездов на ключевые участки осуществлялись инструментальные замеры температуры и влажности воздуха, температуры и влажности почвы, концентрации парниковых газов (метана и диоксида углерода) в атмосфере, уровня шума с учетом направления ветра. Отбирались пробы почвы для определения содержания органического вещества и показателя кислотности;
- с помощью спутниковых снимков анализировалась информация о средних за вегетационный период показателях температуры поверхности ландшафтов, содержании влаги в растительном покрове, альбедо поверхности, содержании парниковых газов (диоксида углерода и метана) в атмосфере ключевых участков;
Содержание диоксида углерода в атмосфере региона исследования (А), значения спектрального индекса содержания влаги в растительном покрове (В), температура поверхности ландшафта (С), альбедо поверхности ландшафта (D).
- применялись методы математического регрессионного анализа для выявления взаимосвязей между средообразующими параметрами.
Графики динамики концентрации диоксида углерода в атмосфере (1) и относительной влажности воздуха (2) в % (показаны по оси ординат) на ключевом участке с исходным ландшафтом (время суток указано по оси абсцисс).
Результаты исследований показали, что на участках с техногенным воздействием в более чем половине случаев наблюдаются изменения средообразующих параметров: влагооборота, термического режима и солнечного радиационного баланса. Кроме того, в схему вещественно-энергетических потоков вносится новый элемент - антропогенный шум. Наряду с трансформацией растительного покрова отмечено снижение содержания органического вещества в почвах природно-техногенных геосистем нефтегазовых месторождений; при этом изменений содержания парниковых газов (диоксида углерода и метана) не выявлено. Построенная регрессионная модель показала зависимость содержания диоксида углерода в воздухе от его температуры и влажности. При этом масштабы изменений этих параметров в образующихся природно-техногенных геосистемах нефтегазовых месторождений не достаточно значимы для того, чтобы повлиять на рост концентрации парниковых газов.
Предлагаемые исследования не выполнялись ранее для степных и аналоговых территорий России и зарубежья. Впервые для ландшафтов степной зоны, трансформированных в ходе добычи нефти и газа, выполнена оценка некоторых характеристик, определяющих средообразующие функции. Положено начало исследованиям принципов и закономерностей трансформации вещественно-энергетических потоков в степных природно-техногенных геосистемах нефтегазовых месторождений.
