МОНИТОРИНГ ИЗМЕНЕНИЙ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТАНА В АТМОСФЕРЕ АРКТИКИ В 2019—2021 ГОДАХ ПО ДАННЫМ СПЕКТРОМЕТРА TROPOMI

Впервые выполнен комплексный анализ изменений концентрации метана в атмосфере (КМА) над сушей Циркумарктического мегарегиона и полуострова Ямал по данным спектрометра TROPOMI за 2019—2021 гг. Установлено, что средняя КМА в мегарегионе все три года была примерно на 40—50 ppb ниже глобальной, а также ниже средней для полуострова Ямал на 2—12 ppb. Выявлены региональные особенности изменений КМА, в основном зависящие от температуры воздуха вблизи поверхности земли, влияющей на процессы эмиссии метана. Несмотря на снижение КМА на большей части Ямала в относительно холодном 2021 г., в его центральной части обнаружено аномальное повышение КМА, видимо, связанное с геологическими факторами, включая миграцию глубинного газа в районе озера Нейто по разломам, дробящим газоносные залежи Нейтинского месторождения. Несмотря на активное расширение освоения ресурсов углеводородов на полуострове Ямал, доля антропогенного вклада в изменения КМА представляется пренебрежимо малой.

1. State of the Global Climate 2021. World Meteorological Organization, WMO-No.1290, 2022, 57 p.

2. Jackson R. B., Saunois M., Bousquet P. et al. Increasing anthropogenic methane emissions arise equally from agricultural and fossil fuel sources. Environmental Research Letters, 2020, vol. 15, no. 7, p. 071002.

3. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2021 год. — М.: Росгидромет, 2022. — 110 с.

4. Анисимов О. А., Кокорев В. А. Сравнительный анализ наземных, морских и спутниковых измерений метана в нижней атмосфере российской части Арктики в условиях изменения климата // Исследование Земли из космоса. — 2015. — № 2. — С. 1—14.

5. Анисимов О. А., Зимов С. А., Володин Е. М., Лавров С. А. Эмиссия метана в криолитозоне России и оценка ее воздействия на глобальный климат // Метеорология и гидрология. — 2020. — № 5. — C. 131—143.

6. Dlugokencky E. Global CH₄ Monthly Means. NOAA/GML, 2022. Available at: gml.noaa.gov/ccgg/trends_ch4//.

7. Богоявленский В. И., Богоявленский И. В. Арктика и Мировой океан: глобальные и российские тренды развития нефтегазовой отрасли // Аналит. материалы МАЭФ: Труды Вольного эконом. о-ва России. — 2019. — Т. 218. — С. 152—179.

8. Oh Y., Zhuang Q., Welp L. R., Liu1 L., Lan X. et al. Improved global wetland carbon isotopic signatures support post-2006 microbial methane emission increase. Communications Earth & Environment, 2022, 3, 159.

9. Loulergue L., Schilt A., Spahni R. et al. Orbital and millennial-scale features of atmospheric CH₄ over the past 800,000 years. Nature, 2008, 453, pp. 383—386.

10. Богоявленский В. И., Сизов О. С., Богоявленский И. В. и др. Дегазация Земли в Арктике: генезис природной и антропогенной эмиссии метана // Арктика: экология и экономика. — 2020. — № 3 (39). — С. 6—22.

11. Успенский А. Б. Измерения распространения содержания парниковых газов в атмосфере со спутников // Фундамент. и прикладная климатология. — 2022. — Т. 8, № 1. — С. 122—144.

12. James R. H., Bousquet P., Bussmann I. et al. Effects of climate change on methane emissions from seafloor sediments in the Arctic Ocean: A review. Limnol. Oceanogr., 2016, 61, pp. 283—299.

13. Богоявленский В. И. Арктика и Мировой океан: современное состояние, перспективы и проблемы освоения ресурсов углеводородов: Монография // Тр. ВЭО России. — 2014. — Т. 182, № 3. — С. 12—175.

14. Богоявленский В. И. Угроза катастрофических выбросов газа из криолитозоны Арктики. Воронки Ямала // Бурение и нефть. — 2014. — № 9. — С. 13—18.

15.Богоявленский В. И. Угроза катастрофических выбросов газа из криолитозоны Арктики. Воронки Ямала. — Ч. 2 // Бурение и нефть. — 2014. — № 10. — С. 4—8.

16. Богоявленский В. И. Газогидродинамика в кратерах выброса газа в Арктике // Арктика: экология и экономика. — 2018. — № 1 (29). — С. 48—55. 

17. Богоявленский В. И., Сизов О. С., Богоявленский И. В., Никонов Р. А. Технологии дистанционного выявления и мониторинга дегазации Земли в Арктике: полуостров Ямал, озеро Нейто // Арктика: экология и экономика. — 2018. — № 2 (30). — С. 83—93. 

18. Богоявленский В. И., Богоявленский И. В. Природные и техногенные угрозы при поиске, разведке и разработке месторождений углеводородов в Арктике // Минер. ресурсы России. Экономика и управление. — 2018. — № 2. — С. 60—70.

19. Богоявленский В. И., Сизов О. С., Мажаров А. В. и др. Дегазация Земли в Арктике: дистанционные и экспедиционные исследования катастрофического Сеяхинского выброса газа на полуострове Ямал // Арктика: экология и экономика. — 2019. — № 1 (33). — С. 88—105.

20. Богоявленский В. И., Богоявленский И. В., Каргина Т. Н. и др. Дегазация Земли в Арктике: дистанционные и экспедиционные исследования выбросов газа на термокарстовых озерах // Арктика: экология и экономика. — 2019. — № 2 (34). — pp. 31—47.

21. Богоявленский В. И., Сизов О. С., Богоявленский И. В. и др. Дегазация Земли в Арктике: комплексные исследования распространения бугров пучения и термокарстовых озер с кратерами выбросов газа на полуострове Ямал // Арктика: экология и экономика. — 2019. — № 4 (36). — С. 52—68.

22. Богоявленский В. И. Природные и техногенные угрозы при освоении месторождений горючих ископаемых в криолитосфере Земли // Гор. пром-сть. — 2020. — № 1 (149). — С. 97—118.

23. Богоявленский В. И. Фундаментальные аспекты генезиса катастрофических выбросов газа и образования гигантских кратеров в Арктике // Арктика: экология и экономика. — 2021. — Т. 11, № 1. — С. 51—66.

24. Богоявленский В. И., Богоявленский И. В., Каргина Т. Н. Катастрофический выброс газа в 2020 г. на полуострове Ямал в Арктике. Результаты комплексного анализа данных аэрокосмического зондирования // Арктика: экология и экономика. — 2021. — Т. 11, № 3. — С. 363—374.

25. Bogoyavlensky V., Bogoyavlensky I., Nikonov R., Yakushev V., Sevastyanov V. Permanent gas emission from the Seyakha Crater of gas blowout, Yamal Peninsula, Russian Arctic. Energies, 2021, 14, p. 5345.

26. Bogoyavlensky V., Bogoyavlensky I., Nikonov R. et al. Seyakha catastrophic gas blowout and explosion from the cryosphere of the Arctic Yamal Peninsula. Cold Regions Science and Technology, 2022, vol. 196, p. 103507.

27. Bogoyavlensky V., Bogoyavlensky I., Nikonov R. et al. New Catastrophic Gas Blowout and Giant Crater on the Yamal Peninsula in 2020: Results of the Expedition and Data Processing. Geosciences, 2021, no. 71.

28. Сизов О. С. Дистанционный анализ последствий поверхностных газопроявлений на севере Западной Сибири // Геоматика. — 2015. — № 1. — С. 53—68.

29.Баду Ю. Б. Криогенная толща газоносных структур Ямала. О влиянии газовых залежей на формирование и развитие криогенной толщи. — М.: Науч. мир, 2018. — 232 с.

30. Kizyakov A., Zimin M., Sonyushkin A. et al. Comparison of Gas Emission Crater Geomorphodynamics on Yamal and Gydan Peninsulas (Russia), Based on Repeat Very-High-Resolution Stereopairs. Remote Sens, 2017, no. 9, p. 1023.

31. Hovland M., Judd A. G. The global production of methane from shallow submarine sources. Cont. Shelf Res., 1992, no. 12, pp. 1231—1238.

32. Judd A., Hovland M. Seabed Fluid Flow. The Impact on Geology, Biology, and the Marine Environment. Cambridge, 2007, 475 р.

33. Andreassen K., Hubbard A., Winsborrow M. et al. Massive blowout craters formed by hydrate-controlled methane expulsion from the Arctic seafloor. Science, 2017, 356, 6341, 948—953.

34. Богоявленский В. И., Ерохин Г. Н., Никонов Р. А. и др. Изучение зон катастрофических выбросов газа в Арктике на основе пассивного микросейсмического мониторинга (на примере озера Открытие) // Арктика: экология и экономика. — 2020. — № 1 (37). — С. 93—104.

35. Богоявленский В. И., Казанин А. Г., Кишанков А. В., Казанин Г. А. Дегазация Земли в Арктике: комплексный анализ факторов мощной эмиссии газа в море Лаптевых // Арктика: экология и экономика. — 2021. — Т. 11, № 2. — C. 178—194.

36. Богоявленский В. И., Кишанков А. В., Казанин А. Г. Мерзлота, газогидраты и сипы газа в центральной части моря Лаптевых // Докл. Акад. наук. — 2021. — Т. 500, № 1. — C. 83—89.

37. Бондур В. Г., Кузнецова Т. В. Выявление газовых сипов в акваториях арктических морей с использованием данных дистанционного зондирования // Исследование Земли из космоса. — 2015. — № 4. — С. 30—43.

38. Кругликов Н. М., Кузин И. Л. Выходы глубинного газа на Уренгойском месторождении // Структурная геоморфология и неотектоника Западной Сибири в связи с нефтегазоносностью. — Тюмень, 1973. — С. 96—106. — (Тр. ЗапСибНИГНИ; вып. 3).

39. Walter K. M., Zimov S., Chanton J. P. et al. Methane bubbling from Siberian thaw lakes as a positive feedback to climate warming. Nature, 2006, no. 443, pp. 71—75.

40. Walter K. M., Smith L. C., Chapin III F. S. Methane bubbling from northern lakes: present and future contributions to the global methane budget Phil. Trans. R. Soc. A, 2007, no. 365, pp. 1657—1676.

41. Shakhova N., Semiletov I., Salyuk A. et al. Extensive methane venting to the atmosphere from sediments of the East Siberian Arctic Shelf. Science, 2010, no. 327, pp. 1246—1250.

42. Сергиенко В. И., Лобковский Л. И., Шахова Н. Е. и др. Деградация подводной мерзлоты и разрушение гидратов шельфа морей Восточной Арктики как возможная причина «метановой катастрофы»: некоторые результаты комплексных исследований 2011 года // ДАН. — 2012. — Т. 446, № 3. — С. 330—335.

43. Froitzheim N., Majka J., Zastrozhnov D. Methane release from carbonate rock formations in the Siberian permafrost area during and after the 2020 heat wave. PNAS 2021, vol. 118, no. 41.

44. Sentinel-5P OFFL CH4: Offline Methane. 08.02.2019. Available at: https://developers.google.com/earth-engine/datasets/catalog/COPERNICUS_S5P_OFFL_L3_CH4.

45. Ingmann P., Veihelmann B., Langen J. et al. Requirements for the GMES Atmosphere Service and ESA’s implementation concept: Sentinels-4/-5 and-5p. Remote Sensing of Environment, 2012, no. 120, pp. 58—69.

46. Lorente A., Borsdorff T., Butz A., Hasekamp O. et al. Methane retrieved from TROPOMI: improvement of the data product and validation of the first 2 years of measurements. Atmos. Meas. Tech., 2021, no. 14, pp. 665—684.

47. Hasekamp O., Lorente A., Hu H. et al. Algorithm Theoretical Baseline Document for Sentinel-5 Precursor Methane Retrieval. SRON-S5P-LEV2-RP-001, 2021, 63 p.

48. Jacob D. J., Turner A. J., Maasakkers J. D. et al. Satellite observations of atmospheric methane and their value for quantifying methane emissions. Atmospheric Chemistry and Physics, 2016, no. 16 (22), pp. 14371—14396.

49. GISTEMP Team, 2022: GISS Surface Temperature Analysis (GISTEMP), version 4. NASA Goddard Institute for Space Studies. Dataset accessed 20YY-MM-DD at data.giss.nasa.gov/gistemp/.

50. Lenssen N., Schmidt G., Hansen J. et al. Improvements in the GISTEMP uncertainty model. J. Geophys. Res. Atmos., 2019, vol. 124, no. 12, pp. 6307—6326.

51. Thompson T. Arctic sea ice hits 2021 minimum. Nature, 2021, 29 Sept.

52. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2020 год. — М.: Росгидромет, 2021. — 104 с.

53. State of the Global Climate 2020. Provisional report. World Meteorological Organization, 2021, 38 p.

54. Погода в 243 странах мира. URL: https://rp5.ru/.

55. Arctic Sea Ice Extent. NSIDC, 2022. Available at: https://nsidc.org/arcticseaicenews/charctic-interactive-sea-ice-graph/.