Подземные воды могут играть непризнанную роль в таянии вечной мерзлоты в Арктике после лесных пожаров, согласно новому исследованию.
Новое исследование показывает, что после того, как лесной пожар выжигает часть богатой органическими веществами почвы, которая обычно изолирует вечную мерзлоту, летнее тепло проникает глубже в промерзшие почвы, позволяя грунтовым водам течь вниз по уклону и потенциально способствуя большему выбросу парниковых газов.
Ведущий автор исследования, экогидролог Сэмюэл Зиппер из Университета Макгилла и Университета Виктории (Канада), поделится своими выводами 22 октября на Ежегодном собрании Геологического общества Америки в Сиэтле, штат Вашингтон.
Традиционно, говорит Зиппер, исследователи склонны оценивать таяние вечной мерзлоты путем вертикального измерения глубины талой почвы в отдельных местах, предлагая одномерную перспективу последствий пожаров для арктического ландшафта.
Вместо этого он подозревал, что подземные воды могут играть непризнанную роль в этом процессе, когда они оттаивают вечную мерзлоту в других районах после протекания через когда-то мерзлые почвы. Как только лесной пожар прожигает богатую органическими веществами почву, которая обычно изолирует вечную мерзлоту, летние температуры могут проникать глубже в промерзшую землю, способствуя еще большему оттаиванию.
«Что мне интересно, - говорит Вжик, - так это то, что если вы сжигаете одно место, как другие части ландшафта реагируют на этот огонь? вода и тепло через недра?"
Чтобы изучить этот вопрос, Зиппер и его коллеги провели более 20 000 симуляций крупнейшего пожара в тундре в истории человечества: пожара на реке Анактувук на Аляске, в результате которого было сожжено более 400 квадратных миль. Они провели моделирование как с потоком грунтовых вод, так и без него, чтобы выявить его вклад в таяние вечной мерзлоты после пожаров. Зиппер подозревал, что после того, как летние температуры проникнут в вечную мерзлоту, грунтовые воды будут течь быстрее, доставляя большее количество воды в близлежащие ручьи.
Они обнаружили, что лесной пожар действительно приводит к более глубокому таянию вечной мерзлоты, которое усиливается потоком грунтовых вод. Но, что удивительно, после пожара испарилось больше воды, поэтому общий поток грунтовых вод достигал ручья.
«Несмотря на то, что вода могла течь быстрее, - говорит Зиппер, - на самом деле из-за изменения испарения в недра поступало меньше воды. есть место для протекания воды, но меньше воды, доступной для протекания."
Кроме того, результаты показывают, что лесной пожар может вызвать положительную обратную связь таяния вечной мерзлоты. Когда вечная мерзлота оттаивает просто от солнечного тепла, грунтовые воды перетекают из талой почвы в еще большую вечную мерзлоту, тая ее, что высвобождает больше грунтовых вод, чтобы оттаять еще больше вечной мерзлоты. Зиппер подозревает, что огонь может преждевременно запустить эту петлю и усилить ее воздействие.
Чтобы проследить результаты исследования, Зиппер планирует работать с данными из других полевых участков на Аляске, что поможет ему определить масштабы этого явления. «Мы хотим знать, насколько реален и распространен этот процесс?»
Вечная мерзлота содержит много органических соединений, оставленных давно погибшими, но не деградировавшими замороженными растениями. Таяние вечной мерзлоты выбрасывает парниковые газы из этих соединений в атмосферу, что еще больше усиливает потепление. По словам Циппера, Арктика является одним из регионов с самым быстрым потеплением на Земле, и более жаркое лето, как правило, приносит больше подверженной пожарам растительности.
Чтобы должным образом управлять и защищать эти ландшафты, Зиппер говорит, что важно сформировать полную картину их реакции на пожар, и включение грунтовых вод в эту картину имеет важное значение..
«Наши результаты показывают, что вы не можете понять, как вечная мерзлота будет реагировать на возмущения, такие как пожар, не понимая, что происходит в системе подземных вод», - говорит Зиппер. «Подземные воды - это компонент круговорота воды в Арктике, который недооценивают только из-за отсутствия данных. Это своего рода следующий рубеж для выяснения того, что произойдет в будущем Арктики».