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.

Лесной пожар

Лесной пожар

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 гектар. 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.

Ученые 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 позволило 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.

Елена Кукавская — кандидат биологических наук, ...

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).