По мере того, как потепление климата приводит к увеличению продолжительности пожароопасных сезонов и более сильным пожарам в бореальных лесах Северной Америки, возможность подсчитать, сколько углерода сжигает каждый пожар, становится все более актуальной. Новое исследование, проведенное Университетом Северной Аризоны и опубликованное на этой неделе в журнале Nature Climate Change, предполагает, что количество сжигаемого углерода больше зависит от доступного топлива, чем от пожарной погоды, такой как условия засухи, температуры или дождя. В большом ретроспективном исследовании, проведенном в Канаде и на Аляске, международная группа исследователей обнаружила, что углерод, хранящийся под землей в органическом веществе почвы, является наиболее важным предиктором того, сколько углерода высвобождается при пожаре.
Команда изучила разнообразные лесные условия обширного Западного Бореала, проанализировав полевые данные, собранные с 417 участков выжигания в шести экорегионах Канады и Аляски в период с 2004 по 2015 год. Они обнаружили, что количество углерода, хранящегося в почве, является самым важным предиктором того, сколько углерода будет сожжено, и что влажность почвы также играет важную роль в прогнозировании выделения углерода.
«В этих северных лесах почва, а не деревья, может составлять до 90 процентов выбросов углерода, поэтому мы ожидали, что эти органические почвы будут важным фактором», - сказал ведущий автор Ксанте Уокер из Центра исследований. Экосистемная наука и общество в Университете Северной Аризоны. «Но мы были удивлены тем, что пожарная погода и время года, когда начался пожар, оказались плохими индикаторами горения углерода. На самом деле все дело в топливе, которое есть, когда начинается пожар».
Это ключевой вывод, поскольку пожарная погода, измеряемая индексом пожарной погоды, является одним из основных инструментов, которые ученые и менеджеры по пожарной безопасности в настоящее время используют для моделирования выбросов углерода в этих бореальных лесах. Это исследование предполагает, что топливо должно быть более важным компонентом этих моделей. «Когда мы думаем об изменении климата и лесных пожарах, мы часто инстинктивно думаем об экстремальных погодных условиях», - сказал Марк-Андре Паризьен, научный сотрудник Канадской лесной службы и соавтор исследования. «Но наше исследование показывает, что растительность также имеет большое значение! Предсказывать будущую растительность - крепкий орешек, но это исследование подчеркивает необходимость продолжать ее сокращать».
Обнаруженная ими структура растительности была сложной - влажность почвы, видовой состав деревьев и возраст насаждений во время пожара - все это взаимодействовало, чтобы предсказать объемы возгорания. Например, легковоспламеняющаяся черная ель, как правило, предсказывала горение углерода, и присутствие этого вида увеличивалось с увеличением влажности участка и возраста насаждения во время пожара. Но такие взаимодействия, вероятно, изменятся с изменением климата. Например, по мере потепления климата и сокращения периодов пожаров насаждения черной ели заменяются лиственными деревьями и сосной, которые растут на более мелководных почвах, выделяющих меньше углерода во время пожаров. Разрешение исследования на уровне объекта позволило исследователям уловить такой динамизм в моделях сжигания углерода и предлагает подсказки о том, как они могут измениться в будущем.
«Нам действительно нужно отказаться от неправильного представления о бореальных лесах как об однообразном участке леса», - сказал Сандер Веравербеке, доцент Амстердамского свободного университета и соавтор исследования. «Хотя в бореальных лесах встречается всего несколько видов деревьев, их разнообразие в структуре экосистемы, возрасте леса, топографии, наличии торфяников и условиях вечной мерзлоты огромно, и наша статья показывает, что эти особенности определяют выбросы углерода от бореальных пожаров. Хорошая новость. заключается в том, что мы можем нанести на карту аспекты этой мелкомасштабной изменчивости экосистемы с помощью современных инструментов НАСА и других космических агентств. Теперь нам нужно сделать это в континентальном масштабе».
Уровень детализации, зафиксированный в этом исследовании, предлагает разработчикам моделей основу для постановки дополнительных вопросов об углероде, говорит Мишель Мак, старший автор исследования и профессор биологии в Университете Северной Аризоны.«В прошлом модели пожаров были сосредоточены на поведении огня, а не на выбросах углерода», - сказал Мак. «Только в последнее десятилетие или около того мы стали свидетелями глобальных усилий по количественной оценке того, сколько углерода выделяют эти пожары. Мы надеемся, что наши наблюдения за топливом послужат основой для моделей, поскольку мы работаем над тем, чтобы лучше понять траекторию выбросов бореальных лесов.."
Parisien согласился. «Мы выясняем, что обратная связь между огнем и растительностью намного сильнее, чем мы думали всего несколько лет назад», - сказал он. «Конечно, мы никогда не сможем управлять всем обширным бореальным биомом - да мы и не должны этого хотеть, - но это помогает нам узнать, какие целенаправленные действия, такие как управление пожарами или изменение лесной растительности, мы можем предпринять, чтобы ограничить потери углерода."