Лесные пожары давно стали привычным спутником летнего сезона. Однако, по прогнозам экспертов, ситуация может ухудшиться. Почему взять огонь под контроль так трудно и что предлагают современные технологии?
Фото: МЧС России/ТАСС.
В феврале 2022 года специалисты Программы ООН по окружающей среде объявили лесные пожары одной из главных угроз человечеству. Согласно прогнозам организации, к концу века площадь пожаров в мире увеличится на 50%. Если это произойдет, многие экосистемы изменятся необратимо, а последствия будет трудно предугадать. Часто можно слышать, что опасность пожаров преувеличивают. Или, наоборот, что выгорание лесов угрожает смертью всем дышащим существам из-за недостатка кислорода. Здесь мы разберем несколько таких убеждений.
"Главная причина лесных пожаров — незатушенные костры"
Основная причина лесных пожаров — деятельность людей. Доля естественных факторов составляет лишь около 7–8%. Из этого небольшого объема большая часть приходится на удары молнии во время грозы. Самовозгорание сухого торфа — нередкое явление, но не такое разрушительное. Извержения вулканов или падения метеоритов тоже не представляют большой угрозы.
Больше всего ущерба лесам наносит расчистка с помощью огня для нужд сельского хозяйства. Больше 60% лесных пожаров в мире приходится не на северные леса, а на участки тропических саванн в Африке и Южной Америке. Россия же хотя и занимает первое место в мире по площади лесов, но по объему ежегодных пожаров — только восьмое. Первые места занимают более южные страны — Бразилия, Демократическая Республика Конго, Боливия.
Например, в Демократической Республике Конго выжигание лесов считается традицией, нормой ведения сельского хозяйства. На выгоревших территориях зола хорошо удобряет почву, и можно собрать обильный урожай. Выжигание нужно проводить по строгому плану, при определенной погоде, но контролировать это сложно, поскольку огонь охватывает миллионы гектаров. А интенсивное экономическое развитие страны (например, той же Бразилии) часто идет рука об руку с уничтожением лесов.
"Леса горели всегда, ничего особенного не происходит"
Огонь был важным элементом земных процессов и до появления человека. Он регулировал уровни углекислого газа и кислорода в атмосфере, поддерживал баланс экосистем и способствовал их обновлению. 200–300 млн лет назад лесные пожары по всему миру были даже более распространены, чем сегодня. По мнению ученых, это было связано с тем, что в атмосфере в то время было больше кислорода.
Однако с появлением человека пожары стали чаще возникать в тех местах, где прежде их почти не было. В результате структура лесов изменилась, они стали гореть чаще. Например, в хвойных лесах на севере США до прихода европейцев пожары случались раз в четыре года. Когда регион стали осваивать колонисты, леса начали гореть уже каждые два года. Большие пожары в период с 1712 по 1885 годы происходили в этих местах с периодичностью раз в 16 лет. С 1885 по 1918 год интервал сократился до четырех лет.
До прихода человека северные леса чаще имели "мозаичную" структуру: между деревьями было множество ям, заполненных водой, которые работали как противопожарные колодцы. Но в результате действия огня структура лесов меняется. Верхние ярусы (высокие деревья с толстой корой) выживают, в то время как приземный слой становится беднее. Такие остатки прошлых пожаров, как смолистые ветки, кора и упавшие стволы, дают топливо для новых возгораний.
Многие экосистемы за время своего существования привыкают к пожарам. Например, сосна хорошо чувствует себя в такой среде. Но проблема в том, что 36% систем непривычны к огню и не могут быстро восстановиться после сильных "ожогов". Когда они начинают гореть чаще, на место более уязвимых растений приходят более устойчивые — пирофиты. Это позволяет лесу адаптироваться, но и пожары в таких местах происходят чаще.
"Горение лесов необходимо для баланса"
Выгорание саванн в засушливый сезон — это естественный процесс. От этого зависит природная саморегуляция. То, что уничтожается огнем, вырастает обратно в период дождей. "Саванны горели последние 7 млн лет, в этом нет ничего необычного, — объясняет Боб Скоулз, профессор системной экологии южноафриканского Витватерсрандского университета. — Другое дело, что влияние человека вносит изменения в эти процессы".
Из-за роста температур периоды летних пожаров уже в среднем стали на 40–80 дней длиннее, чем 30 лет назад. Засушливые сезоны становятся более продолжительными, и леса тоже адаптируются. Тропическим лесам требуется все больше и больше времени для восстановления биомассы (массы живых деревьев и другой растительности) после засух и пожаров.
В свою очередь, изменение климата приводит к тому, что погода в жарких регионах становится более засушливой. Влажные тропические леса в бассейнах Амазонки и Конго, а также в Юго-Восточной Азии, превращаются в саванны, которые горят еще активнее. Это вызывает цикл все более частых и сильных пожаров, которые в конечном итоге создают экологические условия, способствующие установлению уязвимой для пожаров растительности, такой как травы.
В ближайшие десятилетия может наступить переломный момент, когда большие участки непрерывных лесов просто исчезнут, а на их место придут саванны. А это приведет к вымиранию целых видов животных. Сейчас джунгли дают кров множеству из них, но если изменения будут запущены, обратить их вспять будет крайне сложно.
"Леса горят только там, где жарко"
На самом деле пожары могут возникать и при отрицательных температурах. Для горения более критична не температура окружающего воздуха, а его относительная влажность и содержание влаги в деревьях и почве. Поэтому морозная, но сухая погода — это пожароопасные условия. Например, в прошлом году пожары охватили тундру в районе Магадана при минус 20 °C.
"Трава, кусты, торфяники и другие природные горючие материалы могут воспламениться и при отрицательных температурах, — объясняет руководитель противопожарного отдела Greenpeace Григорий Куксин. — Особенно коварный материал — торф. В верхнем слое торфа горение может распространяться при очень высокой влажности — до 300–400%. Кроме того, торф горит даже на большой глубине, без доступа кислорода".
По словам эксперта, в последние несколько лет зимние пожары становятся привычными в России. Тушить такие пожары сложно, потому что на севере много труднодоступных территорий, а вода для тушения быстро замерзает.
Кроме того, климатические изменения делают тундру более пожароопасной. С потеплением на место мхов и лишайников приходят карликовые деревья, которые горят чаще. Команда ученых под руководством Филипа Хигуэра из университета Монтаны обнаружила, что на Аляске среди трав и мхов растет все больше карликовых деревьев. Такая ситуация здесь была 9–14 тыс. лет назад, и в этот промежуток времени — судя по анализу почвы — местность была практически выжжена.
Последствия пожаров в тундре могут быть катастрофическими, ведь на нее приходится треть содержащегося в почвенном слое планеты углерода. Даже учитывая, что круговорот углерода в этих зонах до конца не изучен, есть повод для опасения, что пожары будут способствовать высвобождению парниковых газов.
"Из-за лесных пожаров планета может лишиться кислорода"
Говоря о лесных пожарах, часто вспоминают метафору "зеленых легких" планеты. Например, в 2019 году об этом написал в своем твите президент Франции Эммануэль Макрон, упомянув про 20% планетарного кислорода, которые якобы поставляют леса Амазонки. Однако это цифра неверна. Даже если бы вся биомасса на Земле была сожжена, это привело бы к потере только 1% мирового кислорода.
Леса действительно производят довольно много кислорода, однако он почти целиком идет для "внутреннего пользования": его поглощают живущие в тех же лесах организмы (в основном бактерии), а также пожары. На самом деле почти весь пригодный для дыхания кислород на Земле образовался в океанах в результате фотосинтеза зеленых водорослей. И хватит еще на миллионы лет.
Гораздо опаснее то, что пожары выделяют много парникового углекислого газа. Он образуется и во время пожаров — при горении органики, — и после, в процессе разложения уже пострадавших деревьев. Кроме того, если лес поврежден огнем, он сам поглощает меньше углекислого газа, и его способность замедлить климатические изменения снижается.
Например, в прошлом году ученые зафиксировали, что леса Амазонки начинают выделять больше углекислого газа, чем поглощать его. Таким образом, пожары усиливают цикл обратной связи: большее количество парниковых газов способствует более продолжительным и жарким засушливым сезонам, что приводит к большему количеству пожаров и большему загрязнению углекислым газом.
"Горящие леса всегда нужно тушить"
"Далеко не всегда лесной пожар целесообразно тушить. Чаще всего это слишком трудно и затратно, — объясняет старший научный сотрудник Института леса им. В. Н. Сукачева СО РАН Александр Брюханов. — В России, например, основная часть пожаров приходится на труднодоступные районы, где стоимость тушения превышает размер возможного ущерба. Иногда для сброса воды самолетам приходится пролетать до 500 км. Поэтому за пожаром просто наблюдают и контролируют, ожидая, что лес выгорит сам".
Если же пытаться предотвращать все пожары (даже самые мелкие), может случиться обратный эффект: в лесу скопится много сухостоя, поломанных веток и пожухлой травы. И вместо мелких единичных пожаров вспыхнет один — но разрушительный. Именно это, например, произошло в Йеллоустоунском национальном парке США в 1988 году. Тогда огонь затронул около 30% парка, а ущерб составил $120 млн.
Власти расследовали этот инцидент и пришли к выводу, что управлять пожарами эффективнее, чем подавлять их. Особо опасные с пожарной точки зрения участки стали целенаправленно выжигать при подходящих погодных условиях. Сегодня эта система управления пожарами все больше распространяется в малонаселенных территориях США и Канады. Контролируемые палы применяют и в России.
"Каждый тип леса имеет так называемый межпожарный интервал, — поясняет Григорий Куксин. — Когда запас мертвого органического вещества превышает предел, пожар может вспыхнуть от любой грозы. А деятельность человека — например, осушение торфяников и вырубка деревьев с образованием сухих отходов, — только уменьшает объем этих интервалов. Получается, что с каждым годом сил на мониторинг пожароопасных территорий нужно все больше".
"Чтобы выявлять лесные пожары, нужно больше спутников"
Чем раньше удается предупредить распространение пожара — тем меньше разрушений он принесет и тем меньше средств уйдет на его тушение. Но спутники пока не так чувствительны, чтобы заметить любое возгорание.
Сегодня для выявления в России есть система дистанционного мониторинга. Она опирается на данные снимков, а точнее — на так называемые термоточки. Это участки, которые на снимках выглядят более "горячими". Но точку еще нужно проверить. Бывает, что система выдает за пожары сильно нагретые стальные крыши строений, газовые и нефтяные факелы, трубы ТЭЦ. Причины погрешностей — в низкой разрешающей способности спутников и редком обновлении данных (ведь спутник не висит над одним местом постоянно).
В ряде стран тестируют мобильные группы дронов, которые патрулируют территорию и сами принимают решение информировать систему о возгорании. Еще один путь — учитывать дополнительные факторы. Например — состав воздуха в месте скрытого возгорания.
"В результате пожара выделяется характерная смесь газов и аэрозолей, — говорит заведующий лабораторией ММФ ТГУ Денис Касымов. — Их можно уловить с помощью специальных средств и по маркерным газам судить, в каком секторе находится пожар". Для этого сегодня существуют системы типа "электронный нос". Кроме того, разные лаборатории активно тестируют нейросети, которые могут по разным признакам оценивать траекторию, температуру, количество тепла от частиц в воздухе и по этим данным оценивать характер возгорания.
Темы:
Источник: ecoportal.su
