Rewetting of Disused Drained Peatlands and Reduction of Greenhouse Gas Emissions

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Drained peatlands are a significant source of greenhouse gas emissions to the atmosphere. When abandoned, they become the most likely sites of peat fires. An effective way to reduce greenhouse gas emissions and prevent peatland fires in disused drained peatlands is through rewetting and wetland restoration. These can make significant contributions to the implementation of the Paris Climate Agreement within the Land Use, Land-Use Change and Forestry sector and, ultimately, to climate change mitigation. An approach for estimating greenhouse gas emission reductions following rewetting, applicable to national and regional accounting, as well as to specific rewetting projects, is presented. It includes a methodology for determining effectively rewetted areas that can be considered wetlands, the application of IPCC greenhouse gas emission factors to said sites, and an uncertainty assessment. Starting from 2020 the Russian Federation National Report of anthropogenic emissions by sources and removals by sinks of greenhouse gasses not controlled by the Montreal Protocol utilised this approach in its inclusion of rewetted peatlands. An assessment of greenhouse gas emission reductions is presented using the example of a 1500 ha section of a peatland within the Fire Hazardous Peatland Rewetting Programme in Moscow Oblast (2010–2013). CO2 emission reductions were cumulatively 33.4 thous. t by 2022 (taking into account nitrous oxide fluxes, dissolved organic carbon removal and increased CH4 emissions—20 thous. t CO2-eq.) and are projected to reach almost 113 (68) thous. t by 2050. Greenhouse gas emission reductions not yet included as well as possible ways of accounting for them in the future are also noted.

About the authors

А. А. Sirin

Peatland Protection and Restoration Center, Institute of Forest Science, Russian Academy of Sciences

Email: eveeza@yandex.ru
Russia, Moscow oblast, Uspenskoe

M. A. Medvedeva

Peatland Protection and Restoration Center, Institute of Forest Science, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: eveeza@yandex.ru
Russia, Moscow oblast, Uspenskoe

V. Yu. Itkin

Peatland Protection and Restoration Center, Institute of Forest Science, Russian Academy of Sciences; Gubkin Russian State University of Oil and Gas

Email: eveeza@yandex.ru
Russia, Moscow oblast, Uspenskoe; Russia, Moscow

References

  1. Водный кодекс Российской Федерации от 03.06.2006 № 74-ФЗ.
  2. Вомперский С.Э., Сирин А.А., Цыганова О.П. и др. Болота и заболоченные земли России: попытка анализа пространственного распределения и разнообразия // Изв. РАН. Сер. геогр. 2005. № 5. С. 39–50.
  3. Вомперский С.Э., Глухова Т.В., Смагина М.В., Ковалев А.Г. Условия и последствия пожаров в сосняках на осушенных болотах // Лесоведение. 2007. № 6. С. 35–44.
  4. Глухова Т.В., Сирин А.А. Потери почвенного углерода при пожаре на осушенном лесном верховом болоте // Почвоведение. 2018. № 5. С. 580–588. https://doi.org/10.7868/S0032180X18050076
  5. Медведева М.А., Возбранная А.Е., Барталев С.А., Сирин А.А. Оценка состояния заброшенных торфоразработок по многоспектральным спутниковым изображениям // Иссл. Земли косм. 2011. № 5. С. 80–88.
  6. Медведева М.А., Возбранная А.Е., Сирин А.А., Маслов А.А. Возможности различных многоспектральных спутниковых данных для оценки состояния неиспользуемых пожароопасных и обводняемых торфоразработок // Иссл. Земли косм. 2017. № 3. С. 76–84. https://doi.org/10.7868/S0205961417020051
  7. Медведева М.А., Возбранная А.Е., Сирин А.А., Маслов А.А. Возможности различных мультиспектральных космических данных для мониторинга неиспользуемых пожароопасных торфяников и эффективности их обводнения // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 2. С. 150–159. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2019-16-2-150-159
  8. Медведева М.А., Макаров Д.А., Сирин А.А. Применимость различных спектральных индексов на основе спутниковых данных для оценки площадей торфяных пожаров // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 5. С. 157–166. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2020-17-5-157-166
  9. Минаева Т.Ю., Сирин А.А. Биологическое разнообразие болот и изменение климата // Усп. соврем. биол. 2011. Т. 131. № 4. С. 393–406.
  10. Национальный докл. о кадастре антропогенных выбросов из источников и абсорбции поглотителями парниковых газов, не регулируемых Монреальским протоколом за 1990–2020 гг. М.: Росгидромет, 2022. Ч. 1. 468 с. https://unfccc.int/documents/461970
  11. Перспективное использование выработанных торфяных болот: Монография / под общ. ред. В.В. Панова. Тверь: Изд-во “Триада”, 2013. 280 с.
  12. Романовская А.А., Коротков В.Н., Смирнов Н.С. и др. Оценка вклада землепользования в антропогенную эмиссию парниковых газов на территории России в течение 2000–2011 гг. // Метеорол. гидрол. 2014. № 3. С. 5–18.
  13. Сирин А.А. Болота и антропогенно-измененных торфяники: углерод, парниковые газы, изменение климата // Успехи современной биологии. 2022. Т. 142. № 6. С. 560–577. https://doi.org/10.31857/S0042132422060096
  14. Сирин А.А., Суворов Г.Г. Эмиссия парниковых газов на торфоразработках в центре Европейской России // Метеорол. гидрол. 2022. № 3. С. 68–80. https://doi.org/10.52002/0130-2906-2022-3-68-80
  15. Сирин А.А., Минаева Т.Ю., Возбранная А.Е., Барталев С.А. Как избежать торфяных пожаров? // Наука в Рос. 2011. № 2. С. 13–21.
  16. Сирин А.А., Суворов Г.Г., Чистотин М.В., Глаголев М.В. О значениях эмиссии метана из осушительных каналов // Динам. окр. среды глоб. измен. клим. 2012. Т. 3. № 2. С. 1–10.
  17. Сирин А.А., Маслов А.А., Валяева Н.А. и др. Картографирование торфяных болот Московской области по данным космической съемки высокого разрешения // Лесоведение. 2014. № 5. С. 65–71.
  18. Сирин А.А., Макаров Д.А., Гуммерт И. и др. Глубина прогорания торфа и потери углерода при лесном подземном пожаре // Лесоведение. 2019. № 5. С. 410–422. https://doi.org/10.1134/S0024114819050097
  19. Сирин А.А., Медведева М.А., Иткин В.Ю. и др. Выявление торфяных пожаров для оценки эмиссии парниковых газов // Метеорол. гидрол. 2022. № 10. С. 33–45.
  20. Сирин А.А., Медведева М.А., Макаров Д.А. и др. Мониторинг растительного покрова вторично обводненных торфяников Московской области // Вестн. СПбГУ. Науки о Земле. 2020. Т. 65. № 2. С. 314–336. https://doi.org/10.21638/spbu07.2020.206
  21. Сирин А.А., Медведева М.А., Ильясов Д.В. и др. Обводненные торфяники в климатической отчетности Российской Федерации // Фунд. прикл. климатол. 2021. Т. 7. № 3. С. 84–112. https://doi.org/10.21513/2410-8758-2021-3-84-112
  22. Сирин А.А., Суворов Г.Г. Эмиссия парниковых газов на торфоразработких в центре Европейской России // Метеорол. гидрол. 2022. № 3. С. 68–80. https://doi.org/10.52002/0130-2906-2022-3-68-80
  23. Суворов Г.Г., Чистотин М.В., Сирин А.А. Влияние растительности и режима увлажнения на эмиссию метана из осушенной торфяной почвы // Агрохимия. 2010. № 12. С. 37–45.
  24. Суворов Г.Г., Чистотин М.В., Сирин А.А. Потери углерода при добыче торфа и сельскохозяйственном использовании осушенного торфяника в Московской области // Агрохимия. 2015. № 11. С. 51–62.
  25. Торфяные болота России: к анализу отраслевой информации / ред. А.А. Сирин, Т.Ю. Минаева. М.: ГЕОС, 2001. 190 с.
  26. Углеродные кредиты и заболачивание деградированных торфяников. Климат–Биоразнообразие–Землепользование / ред. Ф. Таннебергер, В. Вихтманн. Stuttgart: Schweizerbart Science Publ., 2011. 221 с.
  27. Чистoтин М.В., Cиpин А.А., Дулов Л.Е. Сезонная динамика эмиссии углекислого газа и метана при осушении болота в Московской области для добычи торфа и сельскохозяйственного использования // Агрохимия. 2006. № 6. С. 54–62.
  28. Чистотин М.В., Суворов Г.Г., Сирин А.А. Динамика эмиссии метана из осушенной торфяной почвы в зависимости от растительности и режима увлажнения (результаты вегетационного опыта) // Агрохимия. 2016. № 12. С. 20–33.
  29. A Quick Scan of Peatlands in Central and Eastern Europe / T. Minayeva, A. Sirin, O. Bragg (Eds.). Wageningen: Wetlands Int., 2009. 132 p.
  30. Ahmad S., Liu H., Günther A. et al. Long-term rewetting of degraded peatlands restores hydrological buffer function // Sci. Total Environ. 2020. Vol. 749. P. 141571. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.141571
  31. Alekseychik P., Korrensalo A., Mammarella I. et al. Carbon balance of a Finnish bog: temporal variability and limiting factors based on 6 years of eddy-covariance data // Biogeosciences. 2021. № 18. P. 4681–4704. https://doi.org/10.5194/bg-18-4681-2021
  32. Assessment on peatlands, biodiversity and climate change. Main report / F. Parish, A. Sirin, D. Charman et al. (Eds.). Kuala Lumpur: Global Environment Centre; Wageningen: Wetlands Int., 2008. 179 p.
  33. Bonn A., Reed M., Evans C.D. et al. Investing in nature: developing ecosystem service markets for peatland restoration // Ecosyst. Serv. 2014. Vol. 9. P. 54–65. https://doi.org/10.1016/j.ecoser.2014.06.011
  34. Couwenberg J., Michaelis D., Joosten H. et al. Assessing greenhouse gas emissions from peatlands using vegetation as a proxy // Hydrobiologia. 2011. Vol. 674. P. 67–89.
  35. Escobar D., Belyazid S., Manzoni S. Back to the future: restoring northern drained forested peatlands for climate change mitigation // Front. Environ. Sci. 2022. Vol. 10. P. 834371. https://doi.org/10.3389/fenvs.2022.834371
  36. Frolking S., Roulet N.T. Holocene radiative forcing impact of northern peatland carbon accumulation and methane emissions // Glob. Change Biol. 2007. Vol. 13. № 5. P. 1079–1088. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2007.01339.x
  37. Global Peatlands Assessment – The State of the World’s Peatlands: Evidence for action toward the conservation, restoration, and sustainable management of peatlands. Main Report. Nairobi: Global Peatlands Initiative. United Nations Environment Programme, 2022. 418 p. https://www.unep.org/resources/global-peatlands-assessment-2022
  38. Granath G., Moore P., Lukenbach M., Waddington J.M. Mitigating wildfire carbon loss in managed northern peatlands through restoration // Sci Rep. 2016. № 6. P. 28 498. https://doi.org/10.1038/srep28498
  39. Günther A., Barthelmes A., Huth V. et al. Prompt rewetting of drained peatlands reduces climate warming despite methane emissions // Nat. Commun. 2020. Vol. 11. P. 1644. https://doi.org/10.1038/s41467-020-15499-z
  40. Huang X., Rein G. Downward spread of smouldering peat fire: The role of moisture, density and oxygen supply // Int. J. Wildland Fire. 2017. № 26. P. 907–918. https://doi.org/10.1071/WF16198
  41. IPCC, 2000. IPCC 2000 Good Practice Guidance and Uncertainty Management in National Greenhouse Gas Inventories. Methodology Report / J. Penman, D. Kruger, I. Galbally, T. Hiraishi, B. Nyenzi, S. Emmanul, L. Buendia, R. Hoppaus, T. Martinsen, J. Meijer, K. Miwa, K. Tanabe (Eds.). Hayama: IGES Publ., 2000.
  42. IPCC, 2003. Good Practice Guidance for Land Use, Land-Use Change and Forestry. Methodology Report / J. Penman, M. Gytarsky, T. Hiraishi, T. Krug, D. Kruger, P. Riitta, L. Buendia, K. Miwa, T. Ngara, K. Tanabe, F. Wagner (Eds.). Hayama: IGES Publ., 2003.
  43. IPCC, 2006. 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, prepared by the National Greenhouse Gas Inventories Programme. Vol. 4. Agriculture, forestry and other land use / H.S. Eggleston, L. Buendia, K. Miwa et al. (Eds.). Hayama: IPCC, 2006. http://www.ipcc-nggip.iges.or.jp
  44. IPCC, 2014. 2013 Supplement to the 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories: Wetlands / T. Hiraishi, T. Krug, K. Tanabe (Eds.). Switzerland: IP CC, 2014.
  45. IPCC, 2019. 2019 Refinement to the 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories / E. Calvo Buendia, K. Tanabe, A. Kranjc (Eds.). Switzerland: IPCC, 2019a.
  46. IPCC, 2019. Climate Change and Land. An IPCC special report on climate change, desertification, land degradation, sustainable land management, food security, and greenhouse gas fluxes in terrestrial ecosystems / P.R. Shukla, J. Skea, E. Calvo Buendia et al. (Eds.). Switzerland: 2019б. https://www.ipcc.ch/srccl/
  47. Jarašius L., Etzold J., Truus L. et al. Handbook for assessment of greenhouse gas emissions from peatlands. Applications of direct and indirect methods by LIFE Peat Restore. Vilnius: Lithuanian Fund for Nature, 2022. 201 p.
  48. Joosten H., Sirin A., Couwenberg J. et al. The role of peatlands in climate regulation // Peatland restoration and ecosystem services: science, policy and practice / A. Bonn, T. Allott, M. Evans et al. (Eds.). Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2016. P. 63–76. https://doi.org/1017/CBO9781139177788.005
  49. Laine J., Silvola J., Tolonen K. et al. Effect of water-level drawdown on global climatic warming: northern peatlands // Ambio. 1996. Vol. 25. № 3. P. 179–184.
  50. Leifeld J., Menichetti L. The underappreciated potential of peatlands in global climate change mitigation strategies // Nat. Commun. 2018. Vol. 9. P. 1071. https://doi.org/10.1038/s41467-018-03406-6
  51. Leifeld J., Wüst-Galley C., Page S. Intact and managed peatland soils as a source and sink of GHGs from 1850 to 2100 // Nat. Clim. Change. 2019. Vol. 9. P. 945–947. https://doi.org/10.1038/s41558-019-0615-5
  52. Minayeva T.Y., Bragg O.M., Sirin A.A. Towards ecosystem-based restoration of peatland biodiversity // Mires and Peat. 2017. Vol. 19. P. 1–7. https://doi.org/10.19189/MaP.2013.OMB.150
  53. Olofsson P., Foody G.M., Herold M. et al. Good practices for estimating area and assessing accuracy of land change // Remote Sens. Environ. 2014. № 148. P. 42–57. https://doi.org/10.1016/j.rse.2014.02.015
  54. Päivänen J., Hanell B. Peatland ecology and forestry – a sound approach. Helsinki: Helsingin yliopiston metsätieteiden laitos, 2012. 267 p.
  55. Peatlands and climate change / M. Strack (Ed.). Saarijaarvi: Saarijarven Offset Oy, 2008. 223 p.
  56. Rydin H., Jeglum J. The biology of peatlands. 2nd edition. Oxford: Oxford Univ. Press, 2013. 382 p.
  57. Sirin A., Laine J. Peatlands and Greenhouse Gases // Asesessment on Peatlands, Biodiversity and Climate Change. Main Report / F. Parish, A. Sirin, D. Charman (Eds.). Wageningen: Global Environ. Centre, Kuala Lumpur and Wetlands Int., 2008. P. 118–138.
  58. Sirin A., Minayeva T., Yurkovskaya T. et al. Russian Federation (European Part) // Mires and peatlands of Europe: status, distribution and conservation / H. Joosten, F. Tanneberger, A. Moen (Eds.). Stuttgart: Schweizerbart Sci. Publ., 2017. P. 589–616. https://doi.org/10.1127/mireseurope/2017/0001-0049
  59. Sirin A., Medvedeva M., Maslov A., Vozbrannaya A. Assessing the land and vegetation cover of abandoned fire hazardous and rewetted peatlands: comparing different multispectral satellite data // Land. 2018. Vol. 7. № 2. P. 71. https://doi.org/10.3390/land7020071
  60. Sirin A.A., Medvedeva M.A., Makarov D.A. et al. Multispectral satellite-based monitoring of land cover change and associated fire reduction after large-scale peatland rewetting following the 2010 peat fires in Moscow region (Russia) // Ecol. Engin. 2020. Vol. 158. P. 106044. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2020.106044
  61. Sirin A., Maslov A., Makarov D. et al. Assessing Wood and soil carbon losses from a forest-peat fire in the boreo-nemoral zone // Forests. 2021a. Vol. 12. № 7. P. 880. https://doi.org/10.3390/f12070880
  62. Sirin A., Medvedeva M., Minayeva T. et al. Addressing peatland rewetting in Russian Federation climate reporting // Land. 2021b. Vol. 10. P. 1200. https://doi.org/10.3390/land10111200
  63. Sirin A., Medvedeva M. Remote sensing mapping of peat-fire-burnt areas: identification among other wildfires // Remote Sens. 2022. Vol. 14. P. 194. https://doi.org/10.3390/rs14010194
  64. Tanneberger F., Tegetmeyer C., Busse S. et al. The peatland map of Europe // Mires and Peat. 2017. Vol. 19. Art. 22. P. 1–17. https://doi.org/10.19189/MaP.2016.OMB.264
  65. Tanneberger F., Joosten H., Moen A. et al. Mires in Europe – regional diversity, condition and protection // Diversity. 2021. Vol. 13. № 8. P. 381. https://doi.org/10.3390/d13080381
  66. Tubiello F.N., Biancalani R., Salvatore M. et al. A worldwide assessment of greenhouse gas emissions from drained organic soils // Sustainability. 2016. № 8. Art. 371. P. 1–13. https://doi.org/10.3390/su8040371
  67. Wilson D., Blain D., Couwenberg J. et al. Greenhouse gas emission factors associated with rewetting of organic soils // Mires and Peat. 2016. Vol. 17. P. 1–28. https://doi.org/10.19189/MaP.2016.OMB.222
  68. Vozbrannaya A., Antipin V., Sirin A. After Wildfires and Rewetting: Results of 15+ Years’ Monitoring of Vegetation and Environmental Factors in Cutover Peatland // Diversity. 2023. Vol. 15. P. 3. https://doi.org/10.3390/d15010003

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (1MB)
Indexing metadata
3.

Download (1005KB)
Indexing metadata
4.

Download (2MB)
Indexing metadata
5.

Download (36KB)
Indexing metadata
6.

Download (211KB)
Indexing metadata
7.

Download (505KB)
Indexing metadata
8.

Download (44KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 А.А. Сирин, М.А. Медведева, В.Ю. Иткин

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies