Около 10% городского населения Земли проживает в мегаполисах с населением от 10 млн. человек, и эти показатели будут только расти. Быстрая урбанизация и индустриализация приводят к тому, что города потребляют все больше энергии и выбрасывают большую часть мирового углекислого газа (CO2).
Снижение концентрации CO2 в атмосфере в городских районах — серьезная проблема для специалистов по планированию и управлению городской окружающей среды. Городские леса, в зависимости от их структуры и состава, могут этому способствовать двумя способами:
1) Поглощать CO2 и сохранять его в своей биомассе
2) Снижать потребность зданий в охлаждении за счет затенения, тем самым снижая выбросы CO2, связанные с использованием топлива в производстве энергии.
Но в разных климатических условиях этот показатель может отличаться.
Рассмотрим потенциал субтропических городских лесов для снижения выбросов CO2 на примере двух городов с разными моделями урбанизации. Один характеризуется высокими темпами освоения земель, что в конечном итоге приводит к более высоким выбросам CO2, другой — более низкими темпами освоения земель, что позволяет городу сохранять естественные леса в пределах своих границ и выделять меньше CO2.
Территория
В качестве района с высокими темпами освоения земель была выбрана прибрежная урбанизированная часть округа Майами-Дейд, штат Флорида. Ее площадь — 1273 км2, преобладает влажный, субтропический и тропический климат со средним годовым количеством осадков 147 см и средней максимальной и минимальной температурой 28 °C и 20 °C. Плотность населения — от 2313 до 3891 человек на км2 в городах Хомстед и Майами.
Район, характеризующийся более низким уровнем освоения земель — это Гейнсвилл, Флорида. Площадь составляет 122 км2, климат влажный, субтропический и характеризуется средним годовым количеством осадков 132 см и средней максимальной и минимальной температурой 27,8 °C и 14,8 °C. Плотность населения на момент проведения исследования — 762 человека на км2
Критерии оценки
Для сравнения и анализа в исследовании использовались четыре стратегии сокращения выбросов CO2:
- Транспорт — улучшение общественного транспорта и дорог, более широкое использование велосипедов, повышение топливной эффективности.
- Производство и использование электроэнергии — повышение эффективности оборудования, поощрение участия в энергосбережении, более широкое использование ландшафтного дизайна.
- Обращение с твердыми отходами — переработка отходов, восстановление и использование метана со свалок и осадка после очистки сточных вод.
- Эффективность производства — анализировались как отдельный сектор.
В совокупности эти меры привели к среднегодовому сокращению выбросов CO2 на 2 532 732 тонны. В таблице определены сокращения выбросов CO2 (тонн/га /год) для этих подходов:
В таблице определены сокращения выбросов CO2 (тонн/га /год) для этих подходов. Среднее арифметическое будет определять верхний порог, а медиана — нижний порог. Для Гейнсвилля верхний и нижний пороги составляют 5,1% и 1,05%. Для Майами-Дейд верхний и нижний пороги составляют 2,0% и 0,7%.
Данные
В урбанизированной части округа Майами-Дейд было выделено 229 участков площадью 0,04 га. Другие 93 участка площадью 0,04 га были расположены в пределах городской черты Гейнсвилля. Участки были выбраны случайно, но включали в себя разные виды землепользования, такие как сельскохозяйственные участки, коммерческие и промышленные площади, парки, жилые районы, транспортная инфраструктура, водные угодья, пустыри, леса и участки общественного пользования.
Полевые данные были использованы в программе моделирования Urban Forest Effects (UFORE) для оценки количества поглощения и накопления углерода городскими деревьями, а также для приблизительной оценки влияния затенения деревьев на энергопотребление зданий.
Чистое связывание углерода было оценено путем уменьшения количества углерода, улавливаемого в процессе роста деревьев, на количество углерода, высвобождаемого после гибели дерева. Выбросы углерода в результате ухода за деревьями, разложения зеленых отходов и деревьев поваленных ураганами в этом анализе не рассматривались.
Снижение выбросов CO2
Для пространственного анализа компенсации выбросов CO2 в обеих исследуемых областях использовались оценки связывания CO2 и геостатистики. Также был исследован эффект преобразования доступных посадочных площадей в места посадки городских деревьев для последующего увеличения связывания CO2 для конкретных землепользований. При расчетах предполагалось, что эти дополнительные площади будут изолировать CO2 на уровне эквивалентном тому, который рассчитан для конкретных видов землепользования в этом исследовании.
Структура городского леса
В Майами-Дейде было около 37 миллионов деревьев. В Гейнсвилле — 4,5 миллиона. В обоих областях древесные насаждения были наиболее густыми в парках, лесных угодьях и на пустырях. В более урбанизированной местности диаметр стволов 64% деревьев был меньше 7,6 см., а в менее освоенном районе распределение было более равномерным. Древесное покрытие в Майами-Дейде составило 14% площади, а в Гейнсвилле — 51%.
Хранение и связывание углерода
Выбросы CO2 и стратегии их сокращения
В 2005 году в округе Майами-Дейд было выброшено 32 миллиона эквивалентных тонн CO2. Это в 15 раз больше, чем выбросы в Гейнсвилле. При этом годовые сокращения выбросов в Гейнсвилле были больше, чем в Майами-Дейд.
Основываясь на этом анализе, связывание углерода в городских лесах за счет наращивания древесины, затенения и регулирования климата компенсирует 3,4% общих выбросов CO2 в Гейнсвилле и 1,8% в округе Майами-Дейд. Эффект от экономии топлива за счет затенения и изменения микроклимата составил всего 0,8% от общего сокращения CO2 в Гейнсвилле и 0,2% в Майами-Дейд. В абсолютном выражении, городские деревья компенсируют 14,3-18,5% сокращения выбросов CO2.
Снижение выбросов CO2
Расширение лесного покрова на общественных землях в виде парков, полос отчуждения (например, транспортных и коммунальных) и свободных территорий должно иметь больший эффект на сокращение выбросов CO2. Преобразование 75% процентов доступной площади в городские леса увеличит компенсацию выбросов CO2 с 3,4% до 5,7% процента в Гейнсвилле. Там количество доступного пространства для дополнительных деревьев пропорционально больше, чем в Майами-Дейд, а также более высокие чистые показатели связывания углерода из-за плотности деревьев и видового состава.
Дополнительные посадки на таких территориях могут увеличить абсолютное сокращение CO2 до 37% в Майами-Дейде и 24% в Гейнсвилле.
Стратегии управления для сокращения выбросов CO2
Результаты исследования показывают, что управление городскими лесами было умеренно эффективным для компенсации годовых выбросов CO2 по сравнению с другими стратегиями. Но общие компенсации CO2, особенно за счет посадки небольших деревьев в городских районах землепользования, были минимальными. Поэтому сохранение больших деревьев и защита существующих лесов во время урбанизации могут быть более эффективными для компенсации выбросов, чем массивные посадки деревьев. Увеличение количества ярусов с использованием кустарников и более мелких деревьев также будет способствовать связыванию углерода. В случае с округом Майами-Дейд более 30% фактического чистого связывания углерода приходится на сорняки из рода чайных деревьев, нежелательных в городской среде.
При этом стратегии сокращения выбросов углерода городскими лесами следует сопоставлять с разнообразием экосистемных услуг, предоставляемых деревьями. При выборе видов деревьев необходимо учитывать множественные и часто противоречащие друг другу экосистемные услуги, которые они предоставляют (связывание CO2, усиление затенения, аллергенность, потребности в обслуживании и т.д.), а также потенциальные инвазивные свойства и негативные экологические последствия для сохранившихся пригородных природных экосистем; все это также должно быть учтено теми, кто принимает решения и занимается управлением.
P.S. Подписывайтесь на нас и делитесь своим мнением в комментариях!