Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2026. Т. 23. № 4. С. 390-405
Динамика эмиссии метана из водно-болотных угодий Западно-Сибирской равнины по данным TROPOMI за 2019–2025 гг.
1 Институт проблем нефти и газа РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 18.05.2026
DOI: 10.21046/2070-7401-2026-23-4-390-405
Работа посвящена оценке пространственно-временной дифференциации эмиссии метана из водно-болотных угодий Западно-Сибирской равнины (ЗСР) за период 2019–2025 гг. Исходными данными служат измерения прибора TROPOMI (англ. TROPOspheric Monitoring Instrument) (спутник Sentinel-5P), маска болот CGLS-LC100 (англ. Copernicus Global Land Service Land Cover 100m), температура воздуха ERA5-Land (англ. European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Re-Analysis) и вегетационный индекс NDVI (англ. Normalized Difference Vegetation Index) на основе измерений сенсора MODIS (англ. Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer). Обработка выполнена на платформе Google Earth Engine. Для каждой из восьми природных зон рассчитано превышение концентрации метана над водно-болотными угодьями относительно неболотных территорий (ΔCH4) по 42 месячным композитам средневзвешенной объёмной доли CH4 в столбе сухого атмосферного воздуха (XCH4) за тёплый сезон. Среднее значение ΔCH4 по ЗСР составило 7,9 ppb. Максимум превышения приурочен не к зонам с наибольшей заболоченностью, а к южной (12,4 ppb) и средней (10,9 ppb) тайге — при сочетании обводнённости и летней температуры. Выявлен температурный лаг 1–2 мес. между максимумом приземной температуры и максимумом ΔCH4, а также широтный градиент сезонной фазы от августа в южной тайге к октябрю в северной с проявлением осеннего импульса эмиссии. В зоне распространения многолетнемёрзлых пород (севернее ~62° с. ш.) ΔCH4 снижается до уровня, сопоставимого с шумом, что отражает подавление метаногенеза криогенными условиями. Суммарная эмиссия CH4 при площади водно-болотных угодий 673 тыс. км2 оценена в 8,83 Тг/год (доверительный диапазон 5,3–12,3 Тг/год), из которых около 69 % приходится на таёжные зоны, а 36 % — на среднюю тайгу. Валидация результатов выполнена по наземным наблюдениям на станциях Мухрино, Бакчар и Зотино при ограниченной выборке синхронных измерений. Результаты могут служить основой для уточнения региональных оценок бюджета метана и построения зонально-дифференцированных прогнозов эмиссии парниковых газов в условиях климатических изменений.
Ключевые слова: TROPOMI, Google Earth Engine, Sentinel-5P, парниковые газы, CH4, эмиссия, водно-болотные угодья, Западная Сибирь
Полный текстСписок литературы:
- Лапшина Е. Д. Флора болот юго-востока Западной Сибири. Томск: Изд-во Томского ун-та, 2004. 295 с.
- Лисс О. Л., Абрамова Л. И., Аветов Н. А., Березина Н. А., Инишева Л. И., Курнишкова Т. В., Слука З. А., Толпышева Т. Ю., Шведчикова Н. К. Болотные системы Западной Сибири и их природоохранное значение. Тула: Гриф и К, 2001. 584 с.
- Национальный атлас России. Т. 2: Природа. Экология. М.: Роскартография, 2004. 495 с.
- Buchhorn M., Lesiv M., Tsendbazar N.-E. et al. Copernicus Global Land Cover Layers — Collection 2 // Remote Sensing. 2020. V. 12. No. 6. Article 1044. DOI: 10.3390/rs12061044.
- Chechin D. G., Repina I. A., Artamonov A. Yu. et al. Quantifying spatial heterogeneities of surface heat budget and methane emissions over West-Siberian peatland: Highlights from the Mukhrino 2022 campaign // Forests. 2024. V. 15. No. 1. Article 102. DOI: 10.3390/f15010102.
- Didan K. MODIS/Terra Vegetation Indices 16-Day L3 Global 500m SIN Grid V061. NASA EOSDIS Land Processes DAAC, 2021. DOI: 10.5067/MODIS/MOD13A1.061.
- Dyukarev E. A., Veretennikova E. E., Sabrekov A. F. et al. Methane and carbon dioxide fluxes correlation according to automatic chamber observations at the Mukhrino bog ridge and hollow complex // Environmental Dynamics and Global Climate Change. 2024. V. 15. No. 4. P. 276–288. DOI: 10.18822/edgcc636456.
- Glagolev M., Kleptsova I., Filippov I. et al. Regional methane emission from West Siberia mire landscapes // Environmental Research Letters. 2011. V. 6. No. 4. Article 045214. DOI: 10.1088/1748-9326/6/4 /045214.
- Gorelick N., Hancher M., Dixon M. et al. Google Earth Engine: Planetary-scale geospatial analysis for everyone // Remote Sensing of Environment. 2017. V. 202. P. 18–27. DOI: 10.1016/j.rse.2017.06.031.
- IPCC, 2021: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / eds. Masson-Delmotte V., Zhai P., Pirani A. et al. Cambridge: Cambridge University Press, 2021. 2391 p. DOI: 10.1017/9781009157896.
- Kim H.-S., Maksyutov S., Glagolev M. V. et al. Evaluation of methane emissions from West Siberian wetlands based on inverse modeling // Environmental Research Letters. 2011. V. 6. No. 3. Article 035201. DOI: 10.1088/1748-9326/6/3/035201.
- Knox S. H., Bansal S., McNicol G. et al. Identifying dominant environmental predictors of freshwater wetland methane fluxes across diurnal to seasonal time scales // Global Change Biology. 2021. V. 27. No. 15. P. 3582–3604. DOI: 10.1111/gcb.15661.
- Lan X., Thoning K. W., Dlugokencky E. J. Trends in globally-averaged CH4, N2O, and SF6 determined from NOAA Global Monitoring Laboratory measurements, Version 2024-08. NOAA Global Monitoring Laboratory, 2024. DOI: 10.15138/P8XG-AA10.
- Lindqvist H., Kivimäki E., Häkkilä T. et al. Evaluation of Sentinel-5P TROPOMI methane observations at northern high latitudes // Remote Sensing. 2024. V. 16. No. 16. Article 2979. DOI: 10.3390/rs16162979.
- Lorente A., Borsdorff T., Butz A. et al. Methane retrieved from TROPOMI: improvement of the data product and validation of the first 2 years of measurements // Atmospheric Measurement Techniques. 2021. V. 14. No. 1. P. 665–684. DOI: 10.5194/amt-14-665-2021.
- Mastepanov M., Sigsgaard C., Dlugokencky E. J. et al. Large tundra methane burst during onset of freezing // Nature. 2008. V. 456. No. 7222. P. 628–630. DOI: 10.1038/nature07464.
- McNicol G., Fluet-Chouinard E., Ouyang Z. et al. Upscaling wetland methane emissions from the FLUXNET-CH4 eddy covariance network (UpCH4 v1.0): Model development, network assessment, and budget comparison // AGU Advances. 2023. V. 4. No. 5. Article e2023AV000956. DOI: 10.1029/2023AV000956.
- Muñoz-Sabater J., Dutra E., Agustí-Panareda A. et al. ERA5-Land: a state-of-the-art global reanalysis dataset for land applications // Earth System Science Data. 2021. V. 13. No. 9. P. 4349–4383. DOI: 10.5194/essd-13-4349-2021.
- Panikov N. S., Dedysh S. N. Cold season CH4 and CO2 emission from boreal peat bogs (West Siberia): Winter fluxes and thaw activation dynamics // Global Biogeochemical Cycles. 2000. V. 14. No. 4. P. 1071–1080. DOI: 10.1029/1999GB900097.
- Rinne J., Tuittila E.-S., Peltola O. et al. Temporal variation of ecosystem scale methane emission from a boreal fen in relation to temperature, water table position, and carbon dioxide fluxes // Global Biogeochemical Cycles. 2018. V. 32. No. 7. P. 1087–1106. DOI: 10.1029/2017GB005747.
- Sabrekov A. F., Kleptsova I. E., Glagolev M. V., Maksyutov S. S., Machida T. Methane emission from middle taiga oligotrophic hollows of Western Siberia // Tomsk State Pedagogical University Bull. 2011. No. 5 (107). P. 135–143.
- Sabrekov A. F., Glagolev M. V., Kleptsova I. E. et al. Methane emission from mires of the West Siberian taiga // Eurasian Soil Science. 2013. V. 46. No. 12. P. 1182–1193. DOI: 10.1134/S1064229314010098.
- Saunois M., Stavert A. R., Poulter B. et al. The Global Methane Budget 2000–2017 // Earth System Science Data. 2020. V. 12. No. 3. P. 1561–1623. DOI: 10.5194/essd-12-1561-2020.
- Segers R. Methane production and methane consumption: a review of processes underlying wetland methane fluxes // Biogeochemistry. 1998. V. 41. No. 1. P. 23–51. DOI: 10.1023/A:1005929032764.
- Sheng Y., Smith L. C., MacDonald G. M. et al. A high-resolution GIS-based inventory of the west Siberian peat carbon pool // Global Biogeochemical Cycles. 2004. V. 18. No. 3. Article GB3004. DOI: 10.1029/2003GB002190.
- Terentieva I. E., Glagolev M. V., Lapshina E. D. et al. Mapping of West Siberian taiga wetland complexes using Landsat imagery: implications for methane emissions // Biogeosciences. 2016. V. 13. No. 16. P. 4615–4626. DOI: 10.5194/bg-13-4615-2016.
- Tsuruta A., Aalto T., Backman L. et al. Methane budget estimates in Finland from the CarbonTracker Europe-CH4 data assimilation system // Tellus B: Chemical and Physical Meteorology. 2019. V. 71. No. 1. Article 1565030. DOI: 10.1080/16000889.2018.1565030.
- Veretennikova E. E., Dyukarev E. A. Comparison of methane fluxes of open and forested bogs of the southern taiga zone of Western Siberia // Boreal Environment Research. 2021. V. 26. P. 43–59.
- Winderlich J., Gerbig C., Kolle O., Heimann M. Inferences from CO2 and CH4 concentration profiles at the Zotino Tall Tower Observatory (ZOTTO) on regional summertime ecosystem fluxes // Biogeosciences. 2014. V. 11. No. 7. P. 2055–2068. DOI: 10.5194/bg-11-2055-2014.
- Xu J., Morris P. J., Liu J., Holden J. PEATMAP: Refining estimates of global peatland distribution based on a meta-analysis // Catena. 2018. V. 160. P. 134–140. DOI: 10.1016/j.catena.2017.09.010.
- Ying Q., Poulter B., Watts J. D. et al. WetCH4: a machine-learning-based upscaling of methane fluxes of northern wetlands during 2016–2022 // Earth System Science Data. 2025. V. 17. No. 6. P. 2507–2534. DOI: 10.5194/essd-17-2507-2025.
- Yuan K., Zhu Q., Riley W. J. et al. Boreal–Arctic wetland methane emissions modulated by warming and vegetation activity // Nature Climate Change. 2024. V. 14. No. 3. P. 282–288. DOI: 10.1038/s41558-024-01933-3.
- Yvon-Durocher G., Allen A. P., Bastviken D. et al. Methane fluxes show consistent temperature dependence across microbial to ecosystem scales // Nature. 2014. V. 507. No. 7493. P. 488–491. DOI: 10.1038/nature13164.