Table of Contents

Наука об изменении климата и динамике лесных пожаров

Пожары являются естественным экологическим процессом во многих биомах, но их частота, интенсивность и географический охват резко изменились за последние несколько десятилетий. Исследователи установили прочную связь между антропогенным изменением климата и растущей тяжестью инцидентов лесных пожаров во всем мире. Механизм не гипотетичен - он наблюдается в метеорологических данных, спутниковых снимках и пожарных записях, охватывающих каждый населенный континент.

Изменение климата изменяет риск лесных пожаров в первую очередь за счет изменения трех физических переменных: температуры, доступности влаги и динамики ветра. Когда эти факторы выравниваются определенным образом, ландшафты, которые исторически были устойчивы к пожару, становятся легковоспламеняющимися, и уже подверженные пожару регионы сталкиваются с более длительными и более разрушительными пожарными сезонами.

Как повышение температуры создает условия, подверженные пожару

Средняя температура поверхности в мире увеличилась примерно на 1,1 ° C с конца 19-го века, причем большая часть этого потепления происходит в последние 50 лет. Это повышение температуры приводит к более высоким темпам испарения из почв и растительности. По мере нагревания атмосферы она может удерживать больше водяного пара, что парадоксальным образом может привести как к более интенсивным осадкам в некоторых районах, так и к более быстрому высыханию в других. В регионах, где осадки уменьшаются или остаются постоянными, в то время как температура повышается, влажность топлива - содержание воды в живой и мертвой растительности - значительно снижается.

Растительность с низким содержанием влаги воспламеняется легче и горит интенсивнее. Исследование, опубликованное в журнале Nature Climate Change, показало, что антропогенное изменение климата уже удвоило площадь лесных пожаров на западе США по сравнению с тем, что произошло бы без антропогенного потепления. Аналогичные тенденции зафиксированы в Канаде, России и Южной Европе.

Роль засухи и сдвига осадков

Засуха является основной причиной риска лесных пожаров, а изменение климата увеличивает продолжительность и тяжесть засух во многих частях мира.В таких регионах, как американский юго-запад, юго-восток Австралии и бассейн Средиземного моря, частота «горячих засух» - периоды низких осадков в сочетании с рекордными или почти рекордными высокими температурами - заметно увеличилась с 1980-х годов.

Эти жаркие засухи не просто высыхают поверхностное топливо. Они могут убить большие площади лесов прямо, превращая живую биомассу в мертвый, горючий материал, который остается на ландшафте в течение многих лет. Мегазасуха, в настоящее время затрагивающая бассейн реки Колорадо, является прямым примером: это самая сильная засуха в регионе по крайней мере за 1200 лет, основанная на реконструкции деревьев и была ухудшена изменением климата.

Ветровые шаблоны и поведение огня

Ветер является третьей ключевой переменной, которую меняет изменение климата. Более теплые температуры изменяют модели циркуляции атмосферы, включая поведение струйных потоков и систем давления. Изменения в этих моделях могут вызывать более сильные, более устойчивые и более неустойчивые ветры во время пожаров. Например, сезон австралийских лесных пожаров 2019–2020 годов был обусловлен не только экстремальной жарой и засухой, но и устойчивой положительной фазой Диполя в Индийском океане, которая создала сильные западные ветры, раздувающие пламя на миллионах гектаров.

Ветер не только ускоряет фронты огня. Он несет в себе угли, иногда более чем на 10 километров впереди основного огня, зажигая точечные пожары, которые могут подавлять усилия по подавлению. Огонь, который может быть управляемым в спокойных условиях, становится неконтролируемым, когда скорость ветра превышает 30 км / ч, и климатические прогнозы предполагают, что эти условия станут более распространенными в районах, подверженных пожару.

Региональные тематические исследования: где лесные пожары усиливаются

Северная Америка

На западе США и Канады наблюдается самый резкий рост лесных пожаров в развитом мире. В Калифорнии с 1970-х годов годовая площадь, сожженная лесными пожарами, увеличилась более чем на 400 процентов. Семь из десяти крупнейших лесных пожаров в истории Калифорнии произошли с 2020 года. Сочетание длительной засухи, вспышек коры жуков (которые сами усугубляются более теплыми зимами), а также все более сухая осень создали виртуальную трутовую коробку на миллионах акров леса.

Бореальные леса Канады, которые содержат огромные запасы углерода в своих торфяных почвах, также горят чаще и более сильно. В 2023 году Канада пережила самый страшный сезон лесных пожаров за всю историю наблюдений, сожжено более 18 миллионов гектаров - площадь, примерно равная площади штата Вашингтон. Дым от этих пожаров повлиял на качество воздуха на большей части Северной Америки и даже достиг Европы.

Австралия

Австралия всегда испытывала лесные пожары, но масштабы пожаров Черного лета 2019–2020 годов были беспрецедентными в истории. Сожжено около 24 миллионов гектаров, 33 человека погибли, а около 3 миллиардов животных были убиты или перемещены. Пожарам предшествовал самый жаркий и сухой год за всю историю Австралии на тот момент. Климатические модели прогнозируют, что частота экстремальных пожарных погодных дней на юго-востоке Австралии увеличится на 15–30 процентов к 2050 году при сценариях с умеренными выбросами.

Средиземноморский бассейн

Южная Европа, Северная Африка и части Ближнего Востока сталкиваются с возрастающими угрозами лесных пожаров, поскольку летние температуры регулярно превышают 40 ° C и удлиняются периоды засухи. В 2023 году лесные пожары в Греции, Италии, Испании и Португалии уничтожили сотни тысяч гектаров. Европейская информационная система лесных пожаров (EFFIS) сообщает, что среднегодовая площадь, сжигаемая в Европейском союзе, увеличилась более чем на 60 процентов по сравнению с базовым уровнем 1980-х годов. Особенно уязвим дикий ландшафт-городской интерфейс в Средиземноморье, поскольку века изменений в землепользовании оставили многие сообщества, прилегающие к сильно воспламеняющимся экосистемам сосны и кустарника.

Другие уязвимые регионы

Лесные пожары не ограничиваются исторически пожароопасными районами. Регионы, которые когда-то считались слишком влажными или слишком прохладными для сжигания, сейчас испытывают значительную пожарную активность. В тропических лесах Амазонки, которые функционируют как критический поглотитель углерода, наблюдается резкое увеличение пожаров, связанных как с обезлесением, так и с засухой. В Сибири тундровые и бореальные леса, которые ранее были огнестойкими из-за вечной мерзлоты, теперь горят во время рекордных тепловых волн. Эти «экстремальные» пожары выделяют углерод, который хранился тысячелетиями и изменяют отражающие свойства поверхности земли, создавая дальнейшее потепление.

Экосистемные обратные связи и петля климатического лесного пожара

Выбросы углерода от лесных пожаров

Пожары выбрасывают в атмосферу огромное количество углекислого газа, метана и черного углерода. Только в 2023 году канадские лесные пожары испустили около 1,8 млрд тонн CO2 — больше, чем общие годовые выбросы Японии. Когда эти выбросы сочетаются с выбросами от пожаров в других регионах, вклад в концентрации парниковых газов в атмосфере становится значительным.

По мере того, как пожары выделяют углерод, они ускоряют изменение климата. По мере потепления климата условия становятся более благоприятными для будущих пожаров, которые, в свою очередь, выделяют больше углерода. Этот цикл представляет собой серьезную проблему для усилий по смягчению последствий изменения климата, особенно в бореальных и тропических лесных экосистемах, где выбросы пожаров могут превратить поглотители углерода в источники углерода.

Изменения в режимах растительности

Пожары, которые горят при высокой степени тяжести, могут преобразовать целые ландшафты. В некоторых регионах леса, которые исторически возрождались после пожара, теперь горят так часто или так интенсивно, что они не могут восстановиться. Это создает «огненную ловушку», в которой леса перемещаются в кустарники или луга, которые более горючи и могут увековечить состояние повышенной пожарной активности. Этот сдвиг режима был задокументирован в Сьерра-Неваде Калифорнии и в некоторых частях Австралийских Альп.

Социально-экономические последствия увеличения лесных пожаров

Здоровье и безопасность человека

Дым от лесных пожаров содержит мелкие твердые частицы (PM2.5), угарный газ и летучие органические соединения, которые представляют острый и хронический риск для здоровья. Воздействие дыма от лесных пожаров было связано с респираторными и сердечно-сосудистыми заболеваниями, неблагоприятными исходами родов и повышенной смертностью среди уязвимых групп населения. В течение сезона пожаров в Канаде в 2023 году дымовые шлейфы привели к тому, что показатели индекса качества воздуха в таких городах, как Нью-Йорк и Вашингтон, округ Колумбия, достигли опасных уровней в течение нескольких дней. В настоящее время органы здравоохранения рассматривают дым от лесных пожаров как серьезную угрозу для общественного здравоохранения, особенно в регионах, которые исторически не привыкли к нему.

Экономические потери

Экономические издержки лесных пожаров выходят далеко за рамки бюджетов пожаротушения. Прямые потери включают разрушенные дома, ущерб инфраструктуре, потери древесины и сельскохозяйственные потери. Косвенные расходы включают снижение доходов от туризма, увеличение расходов на здравоохранение, потерю производительности и снижение стоимости недвижимости. Общая экономическая стоимость австралийских лесных пожаров 2019–2020 годов, по оценкам, превысила 100 млрд австралийских долларов. В Соединенных Штатах федеральные расходы на тушение лесных пожаров часто превышают 3 млрд долларов в год, не включая миллиарды, потраченные государственными и местными агентствами.

Влияние на биоразнообразие

Огонь является естественным нарушением во многих экосистемах, но высокочастотные пожары высокой степени тяжести могут превышать адаптивную способность местных видов. Животные, которые не могут достаточно быстро бежать, такие как коалы, большие планеры и многие виды птиц, страдают от прямой смертности. После пожара потеря укрытия и источников пищи может вызвать вторичные аварии населения. В регионах, где интервалы огня сокращаются, некоторые виды растений, которые требуют специфических огненных сигналов для прорастания, могут не достичь репродуктивной зрелости между пожарами, что приводит к местному вымиранию.

Стратегии смягчения и адаптации

Управление ландшафтом и контролируемые ожоги

Предписанные или контролируемые ожоги являются одним из наиболее эффективных инструментов для снижения степени тяжести лесных пожаров. Заведомо сжигая при мягких погодных условиях, землеустроители могут уменьшить накопление топлива (мертвая древесина, помет листьев, подлесок), которое в противном случае могло бы питать катастрофические пожары. Коренные общины тысячелетиями использовали культурное сжигание для формирования ландшафтов, снижения риска пожаров и содействия биоразнообразию. Возрождение этих методов в сотрудничестве с обладателями традиционных знаний все чаще признается в качестве критической стратегии адаптации.

Механическое истончение — удаление небольших деревьев и щетки — также может снизить нагрузку на топливо, особенно в лесах, которые стали неестественно плотными из-за политики пожаротушения. Однако эти методы лечения являются дорогостоящими и логистически сложными в масштабах, необходимых для соответствия текущей угрозе лесных пожаров.

Системы раннего предупреждения и технологии

Достижения в области спутникового мониторинга, моделирования погоды и искусственного интеллекта улучшают нашу способность прогнозировать и обнаруживать лесные пожары. Такие системы, как Европейская информационная система лесных пожаров и американская система поддержки принятия решений о пожарах, обеспечивают прогнозы пожарной опасности на 10 дней вперед. Изображения высокого разрешения со спутников, таких как приборы MODIS и VIIRS НАСА, могут обнаруживать активные пожары в течение нескольких минут, что позволяет быстрее реагировать на первоначальные атаки.

Дроны, оснащенные тепловыми камерами, все чаще используются для картирования пожаров и для проведения контролируемых возгораний. Алгоритмы машинного обучения, обученные на исторических данных о пожарах, могут выявлять области повышенного риска и помогать расставлять приоритеты инвестиций в очистку топлива. Эти технологии не являются серебряными пулями, но они значительно повышают эффективность существующих ресурсов управления пожарами.

Сокращение выбросов и политика

В конечном счете, стабилизация риска лесных пожаров в долгосрочной перспективе требует устранения первопричины: изменения климата. Каждая тонна выбросов CO2 способствует более теплым и сухим условиям, способствующим пожару. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) подчеркивает, что глубокое и быстрое сокращение выбросов парниковых газов имеет важное значение для ограничения будущего увеличения пожарной активности. Достижение чистых нулевых выбросов к середине века значительно снизит вероятность самых экстремальных сценариев пожара.

Меры политики также включают ужесточение строительных норм в районах, подверженных пожарам, ограничения на зонирование, которые ограничивают развитие в районах с высоким риском лесных пожаров, и реформы страхования, которые точно отражают риск лесных пожаров. Некоторые юрисдикции экспериментируют с «умным» планированием землепользования, которое создает защитимое пространство вокруг сооружений и обеспечивает адекватные маршруты эвакуации.

Готовность и устойчивость сообщества

Было показано, что кампании по государственному образованию, которые учат жителей, как создавать защитное пространство, закалять дома от угли и готовить планы эвакуации, уменьшают потери имущества и повышают безопасность. Такие программы, как Firewise USA в Соединенных Штатах и Community Fireguard в Австралии, дают возможность районам организовывать и готовить коллективно. Во многих случаях сообщества, которые инвестируют в подготовку - очистку желобов, использование негорючих кровельных материалов, поддержание зеленых поясов - испытывают значительно более низкие потери во время пожаров.

Заключение

Взаимосвязь между изменением климата и увеличением числа случаев лесных пожаров не является будущим прогнозом — это наблюдаемая реальность, которая уже меняет экосистемы, экономику и сообщества по всему миру. Более высокие температуры, усиление засух и изменение характера ветра создают условия, которые позволяют пожарам воспламеняться легче, распространяться быстрее и гореть с большей степенью тяжести, чем в исторических записях.

Addressing this crisis requires a two-track approach. On one track, aggressive mitigation of greenhouse gas emissions is essential to slow the underlying climatic drivers. On the other track, comprehensive adaptation strategies—including fuel management, early warning technology, policy reforms, and community preparedness—can reduce the harm from fires that are already inevitable. Both tracks are necessary, and neither can substitute for the other.

Доказательства очевидны: изменение климата усиливает риск лесных пожаров в глобальном масштабе. Выбор, сделанный в ближайшее десятилетие в отношении выбросов, управления земельными ресурсами и инвестиций в инфраструктуру, определит, станут ли предстоящие пожарные сезоны управляемыми или катастрофическими. Окно для действий сужается, но инструменты и знания для действий уже существуют. Вопрос заключается в том, будет ли следовать политическая и социальная воля к их развертыванию в требуемом масштабе.