Новое исследование, проведенное учеными из Университета Нью-Мексико, предполагает, что вызванная климатом гибель деревьев и засушливость топлива увеличивают доступность топлива в лесах, что приводит к рекордным лесным пожарам по размеру, распространению и образованию шлейфов.
В Северной Америке активность лесных пожаров увеличивается в значительной степени из-за изменения климата, которое увеличивает количество энергии, хранящейся в биомассе, которая может выделяться в виде тепла во время лесных пожаров. Стресс от засухи, нашествия насекомых и повышение температуры вызвали гибель деревьев на больших площадях, а повышение температуры истощает лесное топливо, делая его более доступным для сжигания. Количество энергии, запасенной в лесах, доступной для высвобождения при пожаре, зависит от количества воды, запасенной в живой и мертвой биомассе, которая действует как регулятор количества и скорости выделения энергии. Топливная влага мертвой биомассы более чувствительна и подвержена возгоранию при повышении температуры, чем живая биомасса, и комбинированное воздействие гибели деревьев и высокой температуры может быть причиной значительного выделения энергии, характерного для современных лесных пожаров.
Исследование «Обусловленная климатом гибель деревьев и засушливость топлива увеличивают потенциальный поток тепла от лесных пожаров», проведенное учеными UNM Мариссой Гудвин и Мэтью Херто, было недавно опубликовано в Geophysical Research Letters. В исследовании, в котором рассматривалась гибель деревьев в результате изменения климата и увеличения засушливости топлива, использовались данные о температуре и влажности топлива как для живых, так и для мертвых деревьев, чтобы изучить обусловленные климатом изменения содержания влаги в топливе за последние три десятилетия. Ученые также рассчитали изменения в энерговыделении (компонент энерговыделения и радиационная энергия пожара) в двух лесах, переживших засуху и гибель короедов, а затем сожженных лесными пожарами во время сезона пожаров 2020 года на западе США..
Крикский пожар в калифорнийской Сьерра-Неваде стал пятым по величине в современной истории Калифорнии. Он сгорел в районе, где засуха 2012-2016 годов и последующая вспышка короеда привели к повсеместной гибели деревьев, в то время как пожар Кэмерон-Пик в Скалистых горах Колорадо, который был крупнейшим в истории Колорадо, выжег лес с большим количеством короедов. - убитые деревья. Эти два леса различаются по климату: смешанные хвойные леса в средиземноморском климате Калифорнии являются сезонно засушливыми, а сосновые леса Колорадо прохладны и влажны, но интенсивность пожаров в обоих районах зависит от влажности топлива и наличия топлива.
«Мы обнаружили, что гибель деревьев привела к перемещению значительного количества биомассы из живых пулов в мертвые», - говорит Гудвин, магистрант кафедры биологии Университета штата Нью-Мексико и ведущий автор статьи.«В сочетании с обусловленным климатом уменьшением содержания влаги в топливе это изменение доступности топлива увеличило количество энергии, которая может быть высвобождена в виде тепла во время лесных пожаров в этих лесах. Эти результаты показывают, что обусловленная климатом гибель деревьев и засушливость топлива могут увеличивать количество энергии, высвобождаемой во время лесного пожара."
Гудвин был руководителем проекта The Teakettle Experiment с 2016 года, проекта, которым в настоящее время управляет Урто в рамках его лаборатории экологии систем Земли. Эксперимент Teakettle был реализован в 1997 году для количественной оценки воздействия методов управления лесами (предписанное сжигание и механическое прореживание) на экосистему.
Количество погибших деревьев ошеломляет в тех лесах, которые обеспечивают достаточно мертвого топлива для сжигания лесных пожаров. В Национальном лесу Сьерра примерно 36 миллионов деревьев погибли от засухи и гибели короедов за последние пять лет, что составляет примерно 25 процентов деревьев в Национальном лесу Сьерра. В сводке CALFIRE сообщается, что в районе, где произошел пожар в ручье, погибло 80 процентов деревьев. В Колорадо, согласно данным инвентаризации и анализа лесов, смертность сосны скрученной от заражения горным сосновым жуком колеблется от 40 до 50 процентов, в то время как 87 процентов площади в Колорадо, содержащей сосну скрученную, были поражены гибелью, что составляет примерно 3,4 миллиона акров.
«Количество растительности, доступной для сжигания, зависит от того, сколько воды она хранит», - сказал Урто, профессор кафедры биологии Университета штата Нью-Мексико, а также соавтор статьи. «Когда мы перемещаем деревья из живого столба в мертвый столб из-за насекомых и засухи, они не поглощают воду, как живые растения. Они удерживают намного меньше воды и становятся более доступными для горения. при разведении костра сухие дрова разжигают лучше, чем мокрые."
Пожар в ручье 2020 года произошел после некачественной зимы, поэтому в ту зиму не было сильных осадков. Тогда температура была очень высокой весной и летом, из-за чего вся эта мертвая древесина после засухи 2012-2016 годов высохла и стала доступной для сжигания. Существует продемонстрированная положительная взаимосвязь: с повышением температуры выгорает больше площади».
Ученые, в том числе Гарольд Залд и Малкольм Норт, из Лесной службы Министерства сельского хозяйства США, Тихоокеанской северо-западной исследовательской станции и Лесной службы Министерства сельского хозяйства США, Тихоокеанской юго-западной исследовательской станции, соответственно, интересовались не только горением экосистемы, но и тем, как оно происходит. горит.
«Мы пытаемся понять взаимосвязь между климатической частью и тем, как вся эта гибель деревьев от засухи и насекомых изменит количество доступного топлива», - сказал Херто. «Когда у вас есть все это дополнительное топливо от всех мертвых деревьев, оно будет гореть намного горячее. Во время пожара в ручье шлейф находился в воздухе на высоте 50 000 футов, поэтому из системы уходило много энергии. Когда вы высвобождаете столько энергии, огонь создает свою собственную погоду, и вы получаете действительно экстремальное поведение."
«Что я нашел наиболее показательным (из исследования), так это то, что высокие температуры в 2020 году привели к более низкому содержанию влаги в топливе и более высокому расчетному выделению энергии, чем мы наблюдали в периоды засухи, которые испытали эти два леса», - сказал Гудвин. «Засуха и смертность жуков превратили значительное количество биомассы на этих ландшафтах из живого топлива в мертвое топливо. Когда у вас есть все это мертвое топливо, а затем вы включаете термостат, все готово к тому, чтобы гореть, когда произошли эти два пожара."
Поддержку этому проекту оказал Департамент лесного хозяйства и противопожарной защиты Калифорнии (CAL FIRE) в рамках Калифорнийской программы инвестиций в климат.