Ученые оценили влияние арктических пожаров на выбросы углерода в атмосферу

Ученые определили, что пожары в Арктике преимущественно происходят на богатых углеродом торфяниках и вечномерзлых почвах. В результате сгорания органики и таяния мерзлоты в атмосферу выбрасывается колоссальное количество накопившегося за тысячелетия углерода. В скором времени все более частые из-за изменения климата пожары могут превратить эти территории из поглотителей углерода в его источник. Результаты исследования опубликованы в журнале Current Opinion in Environmental Science & Health.

Арктические бореальные экосистемы – одни из основных поглотителей углерода. Однако увеличение частоты и интенсивности пожаров угрожает этому статусу. Из-за северных пожаров ежегодно выгорает около 8 миллионов гектаров. Это менее 2% от общей площади, пройденной огнем, в мире, однако на них приходится 7% глобальных годовых выбросов углерода в результате пожаров.

Международный коллектив ученых из Нидерландов, России и США, в который вошла исследовательница ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», оценил и сделал краткий обзор выбросов углерода в результате арктических пожаров, после чего сравнил последствия пожаров в северных экосистемах североамериканского и евразийского континентов. Эти территории обладают огромным потенциалом для выделения углерода в атмосферу как во время пожаров, так и в результате долгосрочных «вытаиваний» из почвы после их воздействия. Увеличение числа арктических и бореальных пожаров может перевести эти территории из долгосрочного поглотителя атмосферного углерода в его источник.

Учёные проанализировали данные о площадях арктических пожаров и объемах связанных с ними выбросов углерода за последние двадцать лет. Затем исследователи оценили, как распределяются площади, пройденные огнем, между континентами, биомами, классами торфяного покрова и зонами вечной мерзлоты. Специалисты отметили, что подавляющая часть арктико-бореальных пожаров регистрируется на богатых углеродом торфяных почвах, которые долгие годы хранят углерод в мерзлоте. В качестве примера исследователи приводят анализ выбросов углекислого газа после пожара на лесном торфянике на северо-западе Канады, где наибольший вклад в выделения парникового газа внес углерод, попавший в мерзлоту более тысячи лет назад. Вырваться из ледяного плена ему позволили увеличение глубины активного талого слоя после сильных пожаров и, как следствие, более глубокая аэрация почвы и активизация в ней микробного разложения. Большая часть углерода, хранящегося в арктико-бореальных экосистемах, находится в богатых углеродом торфяниках и вечномерзлых почвах. Следовательно, пожары на этих территориях могут привести к выделению парниковых газов.

Коллектив специалистов сравнил прямые выбросы углерода при пожарах на североамериканском и евразийском континентах. Разное поведение пожаров в этих регионах и, соответственно, разное количество выделенного газа ученые объясняют различием в доминирующих породах деревьев на этих континентах. В северной части Северной Америки преобладает легко воспламеняющаяся черная ель. В таких лесах при интенсивных пожарах происходит полная гибель древостоев. Напротив, в Евразии многочисленны огнестойкие виды лиственниц и сосен. Там типичны низовые пожары низкой интенсивности, при которых большая часть деревьев выживает. Основная часть выбросов углерода, как в Евразии, так и Северной Америке, происходит из-за сгорания напочвенного и торфяного горизонтов, на них в среднем приходится от 50% до 90% от общего объема пожарных эмиссий.

Низовые пожары в Евразии вызывают меньше выбросов углерода, чем пожары, приводящие к полной гибели древостоя в Северной Америке. Однако недавние полевые исследования сгорания органики при высокоинтенсивных пожарах с полной гибелью деревьев в лесах с преобладанием лиственницы в Восточной Сибири, показали, что эти цифры лишь немногим ниже, чем в еловых лесах Северной Америки.

«Бореальные и арктические экосистемы в настоящее время являются стоком углерода атмосферы. Однако пожары существенно влияют на углеродный баланс и могут трансформировать данные экосистемы в источник углерода. Пожарная опасность в северных регионах за последние 100 лет существенно возросла, а глобальные и региональные модели свидетельствуют о дальнейшем росте температур и продолжительности пожароопасного сезона. Именно в северных регионах отмечается максимальный рост температуры и горимости. Сейчас возникла насущная потребность точных и объективных оценок эмиссии углерода при пожарах в связи с их существенным воздействием на региональный и глобальный баланс углерода и химию атмосферы. Для бореальных лесов Северной Америки уже накоплено большое количество данных по полноте сгорания и эмиссии углерода при пожарах в различных типах леса, разработаны модели их связи с метеорологическими показателями. Для лесов России такие данные единичны. Имеющиеся оценки эмиссии углерода для территории России часто строятся на данных для совершенно не равнозначных экосистем Северной Америки или на предположениях и допущениях. Недостаточная изученность запасов горючих материалов в лесных и тундровых экосистемах и полноты их сгорания в зависимости от природных и погодных факторов остается одним из самых важных источников ошибок при оценке пожарных эмиссий», — пояснила Елена Кукавская, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН.

Как отмечают ученые, лесозаготовки также влияют на увеличение выбросов углерода во время пожаров. Они приводят к существенному увеличению интенсивности горения и, соответственно, выходу углерода. Это связано с возрастанием запасов горючих материалов и их более быстрым просыханием на вырубленных территориях в сравнении с лесными землями.

Исследование поддержано Российским фондом фундаментальных исследований, Правительством Красноярского края и Красноярским краевым фондом науки (№ 20-44-242004).

Информация и фото предоставлены Федеральным исследовательским центром «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»

Фотограф: Тамаровская Анастасия / ФИЦ КНЦ СО РАН