Огонь двойного действия. От таежных пожаров может быть и польза. - Поиск - новости науки и техники
Поиск - новости науки и техники

Огонь двойного действия. От таежных пожаров может быть и польза.

Зная, столько бед приносят лесные пожары, можно ли хоть на секунду допустить, что они могут быть полезными? Впрочем, сама постановка вопроса дает основание предположить, что ответ на него не столь однозначен, как может показаться. И это так. Исследования, которые проводит младший научный сотрудник лаборатории биогеохимических циклов в лесных экосистемах Института леса им. В.Н.Сукачева СО РАН Алексей ПАНОВ свидетельствуют и о положительной роли огня в природных процессах. Но вообще-то тема проекта, поддержанного грантом Президента РФ, предполагает комплексную оценку воздействия лесных пожаров. В первую очередь внимание обращается на то, как они влияют на газоаэрозольный состав атмосферы и потенциал лесов Средней Сибири.

– В атмосфере планеты наблюдается стабильный рост концентрации парниковых газов, прежде всего диоксида углерода и метана, что приводит к парниковому эффекту, – говорит Алексей Васильевич. – Накапливаясь в верхних слоях атмосферы, эти газы становятся экраном, из-за которого все больше тепловой энергии, которая раньше уходила в космос, возвращается теперь к поверхности Земли, нагревая ее. Этот факт придает исследованиям процессов газообмена между атмосферой и земной поверхностью особую значимость.
Углерод, который входит в состав парниковых газов, – самый “живой” элемент планеты, от него зависит функционирование биосферы. В последние десятилетия отмечается повышение концентрации двуокиси углерода в атмосфере, и оно не сопровождается увеличением запасов растительного покрова, который должен “утилизировать” углекислоту. Такую тенденцию никак нельзя назвать благоприятной.
Леса Сибири играют особо важную роль в поддержании газоаэрозольного баланса атмосферы и регулировании климата Земли. Их доля – пятая часть лесных массивов планеты. Вклад в глобальную первичную продуктивность (это то, сколько органического вещества создается растениями за единицу времени) оценивается на уровне тех же 20%.
Но наши леса крайне восприимчивы к потеплению. Существуют сценарии, по которым средняя глобальная температура на Земле к концу столетия вырастет на 2 градуса. Это в среднем. Согласно теории климата, если на экваторе ожидается минимальное (несколько десятых градуса) изменение температуры, то гораздо более существенный рост произойдет в высоких широтах – зоне господства таежных (бореальных) лесов Сибири. Поэтому отклик этих лесов, как изменение баланса процессов поглощения и выделения углекислого газа, в ответ на рост температуры служит своеобразным индикатором масштаба и направленности происходящих процессов. Именно потому необъятные просторы сибирской тайги требуют тщательного изучения.
До сих пор остаются открытыми многие вопросы. Сколько углерода поглощают и сколько кислорода выделяют лесные экосистемы? Какие еще серьезные процессы происходят в этой загадочной природной среде? Отдельный вопрос, как сильно воздействуют на процессы газообмена лесные пожары – источники выделения в атмосферу значительных количеств парниковых газов и аэрозолей.
– Удается ли оценивать такое влияние?
– Оценка стала возможной благодаря созданию в 2006 году международной обсерватории ZOTTO, расположенной в самом сердце Сибири – Туруханском районе Красноярского края.
Основные составляющие обсерватории – 300-метровая металлическая мачта (с системой отбора воздуха с разных высот) и лаборатория, оснащенная комплексом современного газоаналитического, метеорологического и аэрозольного оборудования. На базе этой научной платформы проводят круглогодичную оценку концентраций парниковых газов и аэрозолей в атмосфере.
Оборудование работает в полуавтоматическом режиме. Показания датчиков, установленных на разных высотах, обрабатываются компьютером и вносятся в базу данных. Высота мачты позволяет исследовать относительно однородную часть атмосферы – пограничный, нижний слой, начинающийся от земной поверхности. Его свойства из-за интенсивного турбулентного перемешивания, в основном, определяются воздействиями подстилающей поверхности. Спектр регистрируемых показателей (парниковые газы, аэрозольный состав, метеорологические параметры) позволяет оценивать способность лесов, произрастающих в зоне охвата измерений мачты, к поглощению и выделению углерода в зависимости от изменений в физико-химическом составе атмосферы. Зона охвата достаточно обширная – до 1000 квадратных километров. Мы также можем отслеживать возникновение и распространение лесного пожара на исследуемой территории.
Такая обсерватория – уникальный пример продуктивного международного научного сотрудничества в организации современных высокотехнологичных исследований в труднодоступном фоновом районе Сибири. Она обладает огромным потенциалом для диагностики и оценки ожидаемых изменений в процессах газообмена, происходящих на всей территории Северной Евразии.
– Влияют ли изменения климата на частоту и интенсивность лесных пожаров?
– Современные изменения климата ведут к увеличению экстремальных пожароопасных сезонов, частоты и площади пожаров, сокращению межпожарных интервалов. Причиной крупных пожаров в различных регионах России становятся устойчивые антициклоны, приводящие к длительным засухам и продолжительным бездождевым периодам. В последнее десятилетие подобные метеорологические условия, создающие предпосылки к возникновению массовых очагов возгорания лесов, повторяются ежегодно. Это приводит к резкому возрастанию угрозы экологического, экономического и социального ущерба от лесного огня на территории нашей страны. Примерами могут служить пожары 2003, 2006, 2011, 2012 годов в регионах Сибири и Дальнего Востока (Красноярский край, Забайкальский край, Амурская, Томская области, республики Тыва, Бурятия), пожар 2010 года в европейской части России.
За последнее десятилетие можно увидеть устойчивую тенденцию к росту числа неконтролируемых процессов горения и охваченных ими лесных массивов. Причем на 90% площадей, затронутых огнем, разгорались крупные и катастрофические пожары.
– И все же: такое поражение лесных территорий – в любом случае природное бедствие, или на это можно посмотреть и под другим углом зрения?
– Как ни странно это звучит, но лесные пожары – не абсолютное зло. Прежде всего, надо понимать, что в тайге полностью исключить такие явления невозможно. Можно сказать, что тайга к ним привыкла, приспособилась, научилась использовать их себе во благо. Периодически повторяясь, пожары положительно влияют на ход развития и долговременную динамику леса, в большинстве случаев определяют его тип, то есть то, какие породы деревьев будут здесь преимущественно произрастать. Что касается таких составляющих, как возникновение и распространение пожара, степени его воздействия на окружающую среду, то во многом они зависят от экологических, климатических, физико-географических причин. Человеческое вмешательство лишь в определенной степени влияет на вероятность и масштаб подобных происшествий.
В принципе лесной пожар следует рассматривать как естественный природный фактор формирования растительных сообществ, в особенности таежных лесов. Он может приводить к частичной или полной гибели древостоев со сменой пород и возрастных поколений, создавая в значительной мере условия для возникновения, существования и исчезновения лесов, их экологического функционирования и качественного состояния. В таежных лесах пожары – периодически возникающее явление уже в течение сотен и тысяч лет, поэтому практически каждый участок, можно сказать, представляет собой ту или иную стадию послепожарного восстановления. Более того, есть виды деревьев и других лесных растений, которым периодические низовые пожары полезны и даже необходимы для развития, расширения их сферы обитания. Это, например, лиственница Гмелина, которая быстро и прочно заселяет освободившиеся от растительности территории, в первую очередь свежие гари.
– Почему возникла необходимость проводить комплексную оценку влияния пожаров?
– В 2012 году случаи крупных возгораний лесов, произошедших одно за другим в сравнительно небольшой отрезок времени, приобрели масштабы региональной катастрофы: огнем было охвачено более 1 миллиона гектаров лесного фонда. Трудно переоценить степень воздействия таких экстремальных огненных событий на атмосферу. Обширные территории лесов региона, “пройденных” пожарами, на десятилетия утратили (в разной степени) ту роль, которую они играли, поглощая углерод. Изучение сложившейся ситуации, ее последствий требует тщательного анализа проблемы и всестороннего подхода к ее решению. Это подразумевает не только использование новых методов исследования, но и выверенный отбор анализируемых природных сред и объектов. Для комплексной оценки потребуются данные дистанционного зондирования, стационарные и маршрутные лесобиологические изыскания, траекторное моделирование переноса воздушных масс, инструментальные замеры газоаэрозольного состава атмосферы.
Такая комплексность исследований позволяет нам анализировать степень пожарного воздействия на состояние околоземного воздушного слоя и, что не менее важно, определять изменения углеродного цикла в разных типах леса в ходе их длительного послепожарного восстановления.
– Что конкретно уже удалось сделать?
– На следующий же год после пожара, который случился в районе обсерватории, мы организовали систему долгосрочного лесобиологического мониторинга на свежих гарях и горельниках (участках с полностью погибшей или частично поврежденной после пожара растительностью). Это позволяет проследить за изменениями углеродного цикла после пожара и влияниями этих изменений на физико-химический состав атмосферы.
По результатам наземных исследований уже можно судить о количестве поглощаемого углерода в разных типах леса после пожара. Дальнейшие наблюдения помогут получить представление о поведении таежных лесов Сибири в условиях периодически повторяющихся пожаров.
Мы вывели газоаэрозольные эмиссионные коэффициенты в дымовых шлейфах лесных пожаров. Такие коэффициенты, необходимые при составлении прямых расчетов выделения газов и аэрозолей, уникальны: для Сибири они практически отсутствуют. Из-за этого возникает неопределенность в глобальных оценках выделений при пожарах. Результаты можно использовать для верификации существующих климатических моделей, моделей углеродного баланса регионального и континентального масштаба. В перспективе на основе полученных результатов мы планируем сформировать и систематизировать инновационный алгоритм комплексной оценки воздействия пожаров на состав атмосферы и функционирование таежных лесов в регионе. Такой алгоритм может оказаться полезным, скажем, для использования в Национальном кадастре антропогенных выбросов и абсорбции парниковых газов.
Комплексность наших исследований предполагает объединенную работу ученых и специалистов как Российской академии наук, так и ряда зарубежных исследовательских центров. Мы тесно сотрудничаем с Институтом физики атмосферы им. А.М.Обухова РАН (Москва), Институтом химии Макса Планка (Майнц, Германия), Институтом тропосферных исследований (Лейпциг, Германия).

Василий ЯНЧИЛИН
Фотоснимки предоставлены А.Пановым и с сайта http://www.mpg.de

Нет комментариев

Загрузка...
Новости СМИ2