ВВЕДЕНИЕ В связи с тем, что метан сильно влияет на фотохимию атмосферы и является важным «парниковым» газом, динамика его концентрации в атмосфере учитывается в современных климатических моделях (см., например, [Крупчатников, Крылова, 2004] и ссылки там). Очевидно, что в такие модели обязательно должен входить в той или иной форме член, описывающий поверхностный источник метана.Среди всех возможных источников метана главную роль играют болота [Заварзин, 1995]. Особый интерес в этом отношении представляют болотные экосистемы России (занимающие вместе с заболоченными мелкооторфованными землями примерно 21.6% ее территории [Вомперский с соавт., 2005]. Однако невозможно провести измерения в каждой географической точке, поэтому особое значение приобретают вычислительные подходы, позволяющие экстраполировать величины потоков на неисследованные территории.Математическое моделирование эмиссии СН 4 из почв развивалось, в основном, в традиционном ключе использования сосредоточенных или распределенных систем дифференциальных уравнений. Конкретно для Западной Сибири первый подход нашел отражение в [Glagolev, 1998] Крылова, 2004]. Однако подобные модели содержат значительное число параметров, определить которые в региональном масштабе с достаточной степенью подробности пока не представляется возможным (хотя при описании отдельных хорошо изученных экосистем были получены обнадеживающие результаты). Задача данной работы состояла в обобщении результатов мониторинга региональной эмиссии метана с территории Западной Сибири в рамках иного подхода, называемого нами «стандартной моделью» (СМ). СМ представляет собой совокупность периодов эмиссии метана (ПЭМ), электронной картографической основы и плотностей распределения вероятностей величин удельных потоков из типичных экосистем.СМ непрерывно совершенствуется с появлением новых данных мониторинга, в связи с чем следует говорить об историческом ряде таких моделей. Для удобства было предложено обозначать СМ трехзначным кодом, в котором первый знак (прописная буква латинского алфавита) соответствует принятому в данной модели набору ПЭМ и определяет тип модели, второй (строчная буква латинского алфавита) -совокупности площадей различных типов болот и соотношению элементов микроландшафтов в них (класс модели), а третий (цифра) -системе типичных величин удельных потоков (серия модели).Самый первый вариант «стандартной модели» (для которого, правда, еще не использовалось данное понятие) был представлен в [Глаголев, 2007]. Однако оценка регионального потока, даваемая этой моделью, была весьма ненадежной поскольку, во-первых, еще не существовало достаточного количества экспериментальных данных по удельным потокам метана в типичных болотных ландшафтах (в связи с чем часто приходилось принимать слабо обоснованные гипотезы о равенстве удельных потоков СН 4 в нескольких ландшафтах) и, во-вторых, использовались крайне приближенные представления о площадях распространения этих ландшафтов на территории Западной Сибири. Получение нами в 2007 г. весьма обширного экспериментального материала по удель...

Помните, что никто не решает задачу в чистом виде, каждый оперирует с моделью, которую он построил, исходя из поставленной задачи. Р. ШеннонВведение Метан сильно влияет на фотохимию атмосферы и является важным «парниковым» газом в климатической системе -по величине прямого потенциала глобального потепления он в 39 раз (для периода 20 лет) превышает СО 2 [Кароль, 1996]. Образование СН 4 в главнейших естественных источниках, например, в болотных экосистемах, определяется целым комплексом микробиологических процессов, управляемых климатическими и эдафическими факторами [Cao et al., 1998].Основными задачами эмпирического естествознания является накопление и первичная систематизация фактического материала. Теоретическое естествознание приводит этот материал в целостную систему и отыскивает общие закономерности, присущие природным явлениям. Математическое естествознание разрабатывает модели, в той или иной мере адекватные всеобщим закономерностям, изучает их поведение. Сопоставление функционирования этих моделей с действительностью позволяет судить о том, насколько полно выявлены основные закономерности данной области знания [Ефремов, 2008: с. 5]. Таким образом, одним из эффективных способов проверки того, насколько хорошо мы понимаем процессы цикла метана должно явиться построение математических моделей этих процессов.Созданные к настоящему времени математические модели образования, окисления и эмиссии метана (краткий обзор которых можно найти в [Smagin and Glagolev, 2001]) в подавляющем большинстве представляют собой эмпирические и полуэмпирические соотношения, связывающие величины интенсивностей соответствующих генерализованных процессов (образования, окисления и эмиссии) со значениями тех или иных факторов внешней среды. Такие модели совершенно не учитывают возможные сукцессии в сообществе микроорганизмов, вовлеченных в цикл СН 4 . В то же время явление сукцессии может играть существенную роль в объяснении различных тонких эффектов эмиссии.

ВВЕДЕНИЕМетан играет значимую роль в фотохимических реакциях, протекающих в атмосфере (см., например, [Cicerone, Oremland, 1988]), и является важным парниковым газом в климатической системе -его относительный вклад в величину глобального потепления составляет около 20% [Etiope et al., 2008]. По этой причине по всему миру стал проводиться постоянный мониторинг содержания СН 4 в атмосферном воздухе (см. например, [Zhou et al., 2004;Artuso et al., 2007]).При этом станции мониторинга располагаются в самых разнообразных типах ландшафтов, начиная с высокогорных плато и заканчивая островами. Не могли не коснутся подобные исследования и болот, ведь они, благодаря идущим в их толще процессам анаэробного разложения органического вещества [Заварзин, 2004], выделяют от 100 до 230 ТгСН 4 /год [Denman et al., 2007]. Учитывая, что общая эмиссия со всей Земли составляет от 480 до 600 ТгСН 4 /год [Бажин, 2000], можно сделать вывод о том, что болота вносят существенный вклад в эмиссию метана. Особый интерес в этом отношении представляют болотные экосистемы России, занимающие вместе с заболоченными мелкооторфованными землями примерно 21.6% ее территории [Вомперский и др., 2005]. Многолетний мониторинг содержания метана в атмосфере продемонстрировал, что повышенная концентрация метана над болотами наблюдается и на высотах нескольких десятков метров (см., например, [Аршинов и др., 2009], где эта особенность показана на примере центральной части Западной Сибири).Однако, на наш взгляд, весьма слабое внимание было уделено изучению динамики метана на меньших пространственных и временных масштабах. В связи с этим основной целью данной работы являлась оценка типичных значений и суточной изменчивости концентрации метана над конкретным болотом «Мухрино». В ходе полевых исследований на разных уровнях измерялись температура и концентрация метана, на одном уровне измерялась скорость ветра. По результатам измерений рассчитывался коэффициент турбулентной диффузии, который соотносился с динамикой концентрации метана. Представляемая статья является первой из серии работ, подготавливаемых по собранным данным. Поэтому в статье больше внимания было уделено описанию полевых исследований. Результаты исследования могут быть полезны при решении обратной задачи -восстановлении эмиссии метана по атмосферным измерениям (см., например, обзор [Глаголев, 2010]). В дальнейшем мы планируем использовать полученные нами данные именно для этого. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙМесто исследований В качестве места исследования было выбрано болото «Мухрино» (60.9° с.ш., 68.6° в.д.), представляющее собой крупный полностью олиготрофный сильновыпуклый болотный массив, располагающийся на 3-й надпойменной террасе Иртыша в 25 км к юго-западу от г. Ханты-Мансийска (Ханты-Мансийский Автономный Округ). Периферийная часть занята рямами, ближе к центру площадь рямов уменьшается, и они представлены отдельными островами среди преобладающих здесь грядово-