Как связаны изменение климата и лесные пожары
Лесные пожары в сознании людей неразрывно связаны с глобальным потеплением. Зарубежные учёные уже заявили: пожары в Якутии 2021 года усилят парниковый эффект. При этом сами пожары, по мнению учёных, происходят из-за рекордно высокой для лета температуры в северной части Сибири. Аномальная жара в этом году характерна и для других регионов.
Объясняем, вызывают ли изменения климата пожары, или, напротив, пожары ускоряют изменения климата.
Жаркие условия для пожара
Средняя температура в Европейской части России в июне 2021 стала самой высокой за весь период наблюдений, то есть более чем за 130 лет, по словам научного руководителя Гидрометцентра России Романа Вильфанда. На Урале, средней Волге, во многих районах Сибири ещё с мая стоит засуха. От лесных пожаров сильнее всего пострадала Якутия. Этот год оказался вторым по общей площади, пройденной огнём в регионе: сейчас выгорело 3,5 миллиона гектаров леса против 3,9 миллиона гектаров в прошлом году. Также отрицательные рекорды по пожарам в этом году бьёт Карелия.
Всё это — последствия изменения климата. Пожарный сезон стал фактически круглогодичным. Изменение климата создаёт условия (но не становятся причиной) для природных пожаров. С годами их всё больше, и они намного крупнее и катастрофичнее, чем раньше. Из-за растущих температур, тепловых волн и сухой погоды растения легче воспламеняются, и это приводит к ещё более сильным и неуправляемым возгораниям.
Больше пожаров — быстрее перемены
Жарче становится не только от того, что больше огня. Есть несколько факторов, от которых климат изменяется сильнее и быстрее, согласно научным исследованиям.
Во время пожаров в атмосферу выбрасывается большое количество углекислого газа — CO₂. Очень много углекислого газа выделяется, когда горит лес и особенно — торф. Торфяники — большие «склады» углерода, и когда они загораются, весь углерод попадает в атмосферу. Углекислый газ образуется и после пожаров: погибшие, но не до конца сгоревшие деревья гниют, разлагаются и выделяют CO₂. В зависимости от региона, углекислого газа уже после пожара может выработаться примерно столько же, а то и больше, чем при самом горении.
CO₂ — один из главных парниковых газов. Чем больше его в атмосфере, тем больше «нагревается» Земля. Общее количество ежегодных выбросов углекислого газа от пожаров равно примерно четверти выбросов от сжигания нефти, угля и газа.
Чёрный углерод, или сажа, которую выбрасывают пожары — одна из важнейших причин глобального потепления. Ветер переносит сажу на огромные расстояния: так чёрный углерод с пожара на Байкале может осесть на льду в Арктике. Ледовая шапка в Арктике не даёт планете перегреваться. Когда лёд чистый и белый, солнечные лучи отражаются от него, и он не тает. Когда на льду оседает сажа, он чернеет и начинает таять от того, что меньше отражает солнце. Чем меньше льда, тем меньше он охлаждает планету, тем теплее становится климат, а от этого тает ещё больше льда.
Леса поглощают и накапливают углерод, что благотворно влияет на климат. Особенно большую роль в этом играют таёжные леса в России и Канаде. В нашей стране каждый год сгорает в три — четыре раза больше леса, чем вырубается законными и незаконными способами. Лес, повреждённый огнём, слабеет, медленнее восстанавливается, меньше поглощает углекислого газа и выделяет кислорода, а, значит, не помогает замедлить изменение климата.
- Деградация почвы
Частые пожары убивают в почве полезные микроорганизмы и разрушают питательные вещества. Лес не восстанавливается полностью, а если пожары происходят постоянно, то и вовсе перестаёт расти. Из-за этого происходит эрозия почвы и начинается опустынивание. Такие процессы ставят под угрозу не только биологическое разнообразие, но и климат планеты: эти земли не поглощают углекислый газ, его становится больше в атмосфере, а, значит, потепление продолжается.
Фото © Юлия Петренко
Замкнутый круг
Это схематичное и упрощённое описание взаимосвязи пожаров и климата. В разных регионах разные экосистемы, случаются разные пожары. Леса по-разному растут и восстанавливаются, воздействие климата на пожары и пожаров на климат тоже происходит по-разному. Но пожары остаются хоть и не единственной, но очень мощной причиной изменения климата. И наоборот.
2021 год стал пятым с начала века по площади, пройденной лесными пожарами с начала года по конец июля, по данным ИСДМ-Рослесхоз. Общая площадь лесных пожаров составила 10,2 миллиона гектаров — это чуть меньше, чем в 2020 году.
Нынешняя ситуация — в сочетании с другими природными катаклизмами — живое свидетельство изменений климата. Становится очевидно, что для достижения климатических целей необходим системный подход.
Специалисты Greenpeace вместе с учёными, общественными организациями и экологически ответственными бизнес-ассоциациями разработали программу выхода из климатического кризиса — «Зелёный курс». Поддержите наше требование к правительству России перейти на «Зелёный курс».
Источник
Гореть естественно
Насколько «природны» природные пожары и стоит ли с ними бороться
Сибирская тайга горит каждое лето, но именно в этом году чиновники стали говорить о том, что лесные пожары — часть естественных процессов, протекающих в дикой природе. Насколько правы те, кто считает, что вмешиваться в них нецелесообразно и что это приведет лишь к неоправданной трате ресурсов? Действительно ли пожары, разворачивающиеся вдали от плотно заселенных людьми территорий, безопасны? Об этом N + 1 поговорил с Александром Брюхановым, старшим научным сотрудником Лаборатории лесной пирологии Института леса имени Сукачева Красноярского научного центра СО РАН.
Много ли лесов горит?
Согласно официальным данным, которые распространяет Рослесхоз, в среднем площадь лесных пожаров в России ежегодно составляет 2,5–3 миллиона гектаров. Это так называемая «площадь, пройденная огнем».
Это не означает, что на всей этой площади леса погибли: где-то они могут и выжить, где-то выгорает только подрост, подлесок и кустарники, а взрослые деревья остаются живы.
Но при этом оценка площади пожаров в природной среде, которую получают ученые, опираясь на спутниковые данные и аэрофотоснимки, очень сильно — более чем в два раза — отличается от оценок Рослесхоза: около 8 миллиона гектаров ежегодно.
Такое значительное расхождение может быть связано с особенностями поступления информации по официальным каналам. Например, региональные власти могут указывать только те площади возгорания, на которых ведется борьба с огнем, а о других охваченных пожаром районах, в особенности малонаселенных, не упоминать.
Регионы России по способам обнаружения пожаров: большую часть территории можно контролировать только со спутников (обозначено розовым)
Elena Kukavskaya et al., 2012
Лесные пожары уже многие годы остаются главной причиной введения режима чрезвычайной ситуации в регионах страны. Ежегодно при пожарах гибнут до нескольких десятков человек, сгорают или получают значительные повреждения сотни, а иногда и тысячи зданий.
Например, в этом сезоне площадь сгоревшего леса уже приближается к 7 миллионам гектаров. По данным ФБУ «Авиалесоохрана», на конец июля пожарами было пройдено более 6,8 миллиона гектаров.
По данным на 31 июля, самая значительная площадь была поражена пожарами в Якутии — 2,53 миллиона гектаров, на втором месте — Красноярский край, 1,65 миллиона гектаров.
Пожары из космоса
Главный источник данных о пожарах сегодня – спутниковый мониторинг, узнать о состоянии лесов во многих регионах иначе никак нельзя.
Для отслеживания пожаров в основном используются наблюдения в инфракрасном диапазоне, главную роль здесь играют инфракрасные радиометры MODIS, установленные на спутниках Terra и Aqua. Они наблюдают земную поверхность на длине волны около 3,5 микрона – на этот диапазон приходится максимум излучения при температуре лесного пожара – порядка 1000 кельвин.
Радиометры позволяют фиксировать очаги пожаров – так называемые «горячие точки». Это могут быть и не пожары – например, «горячие точки» могут создавать металлургические производства. Однако подавляющее большинство точек возникает из-за природных пожаров.
Анализ спутниковых данных позволяет примерно определить площадь, пройденную огнем – в среднем в России это около 7-8 миллионов гектаров в год, хотя в некоторые годы она может быть и существенно больше, достигая 25 миллионов гектаров.
Ошибка спутниковых данных при таких измерениях общей пройденной огнем площади составляет 1-2 процента. Если речь идет об измерениях площади конкретных пожаров, ошибка может быть больше – до 20 процентов.
Спутниковые данные позволяют определить и долгосрочные последствия пожаров – делается это тоже с помощью инфракрасных камер, но работающих в другом диапазоне длин волн – порядка 1,5 микрона. В этом диапазоне находится полоса поглощения воды, и наблюдая отраженное солнечное излучение, можно определить уровень содержания влаги в лесах. Используются также спутниковые измерения, позволяющие определять количество хлорофилла в кронах деревьев.
С помощью алгоритмов, учитывающих эволюцию характеристик поверхности со временем, сезонные изменения, можно определить, какая часть леса погибла. Например, через несколько недель после пожара проводится оптическая съемка в видимом и инфракрасном диапазонах спектра, и если количество хлорофилла и воды резко упало, можно делать выводы о степени повреждения лесов пожарами.
Для признания леса погибшим используются два критерия: дефолиация (доля опавших листьев или хвои) и дехромация (пожелтение). Если эти показатели превышают 80 процентов, лес относят к 5-й категории санитарного состояния леса – это означает, что лес погиб полностью.
Надо сказать, что и 4-ю категорию, где дефолиация превышает 60 процентов, мы включаем в погибший лес, потому что в подавляющем большинстве случаев этот лес гибнет на следующий год.
Наши оценки показывают, что среднегодовая площадь погибшего леса в России – около 3 миллионов гектаров. Причем, в разные годы доля погибшего леса может составлять от 30 процентов площади, пройденной огнем, а в отдельные годы может доходить до 70 процентов.
Сергей Барталев, д.т.н., профессор, заведующий Лабораторией спутникового мониторинга наземных экосистем Института космических исследований РАН
Однако общественное восприятие того, «много» или «мало» горит леса, варьируется от года к году, причем далеко не всегда в зависимости от абсолютных значений площади, пройденной огнем.
Например, в 2003 году в России огонь распространился почти на 12 миллионов гектаров леса, а в 2010 году, который воспринимался как катастрофический с точки зрения интенсивности пожаров, площадь лесов, пройденная огнем, составила 3 миллиона гектаров.
Дело в том, что влияние на людей могут оказывать даже пожары, находящиеся довольно далеко, на расстоянии в сотни, а иногда и более тысячи километров.
Так, в 2016 году были сильные пожары в тундре на полуострове Ямал. Они проходили вдалеке от населенных пунктов, их не учитывал Рослесхоз. Но достаточно было измениться ветру, чтобы дымовой шлейф от этих пожаров на пару дней накрыл Москву.
Что происходит с лесом после пожара?
Лесные пожары делятся на низовые и верховые: в первом случае горит только подстилка, напочвенный покров, подрост и подлесок, а во втором случае огонь распространяется и по кронам деревьев.
Верховой пожар выглядит наиболее страшно и впечатляюще и всегда наносит древостоям значительный ущерб. Однако наиболее чувствительные к термическому воздействию части деревьев — корни. Иногда могут остаться целыми кроны, а стволы — быть едва обожжены, но если огонь заглубился в почву и сильно повредил корни, то деревья, как правило, гибнут.
Кроме того, и сами деревья различаются по степени пирогенной устойчивости. Например, самая выносливая к пожарам среди хвойных пород — сибирская лиственница. Она растет в районах, где пожары бывают регулярно, и за миллионы лет наиболее приспособилась к воздействию огня. Менее устойчива сосна, еще чувствительнее — кедр.
Карта лесов России по преобладающим породам деревьев
ПРЕСС-ЦЕНТР ИКИ РАН
Очень многое зависит и от конкретного месторасположения, даже если взять два дерева одной и той же породы, одного и того же диаметра. Если одно из них находилось, например, в окружении куртин хвойного молодняка, то оно, скорее всего, погибнет. А если другое росло отдельно от прочих деревьев, кустарников и подроста, то у него гораздо больше шансов выжить.
Наконец, лесорастительные условия и рельеф местности в значительной мере влияют на то, как меняются тип и сила пожара. Если, например, деревья растут на песке или песчаных почвах, то пожар не уйдет в почву, а если дерево произрастает на почве с глубоким слоем подстилки, которая высохла и способна к горению, либо даже на каких-то торфяниках, огонь будет уходить вглубь.
Переходу низового пожара в верховой способствует горная местность — на крутом склоне языкам пламени проще уйти в кроны. И так далее.
Что происходит с лесом после пожара, зависит от почв, от того, какие деревья росли здесь раньше. Например, наиболее распространенные лиственные породы в Сибири — береза и осина. Осина очень хорошо приспособлена к пожарам. Там где погиб осинник, он вырастает снова из корневых отпрысков.
Если, например, до пожара в составе древостоя осины было всего 10 процентов, то после пожара ее количество в послепожарном молодняке может возрасти до 50 процентов, потому что она гораздо лучше, чем береза, приспособлена к вегетационному распространению от почек на корнях.
Среди хвойных пород лучше всех к восстановлению после пожаров приспособлена сосна, особенно если рядом сохранилась стена живого леса. За сосной идет лиственница.
Лесные районы Сибири, пораженные пожарами за последнее десятилетие
Elena Kukavskaya et al., 2012
Вот если их территорию сперва «захватили» березы и осины, то затем под их пологом могут снова вырасти молодые ели и пихты. То есть восстановление темнохвойных пород, как правило, идет через смену пород.
Срок восстановления лесов зависит от очень многих факторов: климатических условий, экспозиции склонов, высоты над уровнем моря, плодородия почв и других показателей.
Например, на севере Сибири (Якутия, Эвенкия) сосне или лиственнице, чтобы вырасти во взрослое дерево, как правило, требуется не менее 100 лет. А где-то на юге Сибири оно может вырасти во взрослое растение и через 60-70 лет. Соответственно для восстановления лесов северной тайги, где сейчас бушуют очень сильные пожары, может не хватить и целого века.
Насколько это естественный процесс?
Чиновники часто говорят, что лесные пожары — это естественный, природный процесс и поэтому не стоит пытаться его контролировать, тратить ресурсы на тушение и так далее. В этих словах есть доля правды, но есть, однако, и лукавство.
Ученым действительно известно, что огонь — это неотъемлемый фактор биоразнообразия лесов. В Северной Америке, в Австралии есть растительные сообщества с очень короткими межпожарными циклами. Пожары там проходят на одной и той же территории каждые 10-20 лет.
Вспомним о том, что экосистемы тропических и северных лесов значительно отличаются друг от друга. В тропиках круглый год стоят высокие температуры и высокая влажность, практически вся органика там быстро перегнивает, превращаясь в почву, и никаких запасов горючих материалов при этом не формируется.
А вот в северных, бореальных лесах Северной Америки и Евразии, где не поисходит столь быстрого разложения органической массы, накапливаются достаточно большие запасы горючих материалов. Поэтому пожары на этих территориях случались сотни, тысячи и даже миллионы лет назад.
Дымные шлейфы лесных пожаров на спутниковой фотографии
Источник
