Table of Contents

Усиление влияния тропической вырубки лесов на локальную тепловолновую тяжелую природу

Тропические леса долгое время служили планетарными двигателями охлаждения, но крупномасштабная расчистка, движимая сельским хозяйством, лесозаготовками и инфраструктурой, нарушила эту регулирующую функцию. Взаимосвязь между обезлесением и интенсивностью тепловых волн является не просто академическим любопытством; она несет прямые последствия для здоровья человека, продовольственной безопасности и биоразнообразия. По мере повышения глобальной температуры понимание того, как потеря лесов усугубляет локальные экстремальные температуры, становится необходимым для стратегий адаптации к климату.

Исследования последовательно показывают, что тропическая вырубка лесов может повысить местные температуры на 1-3 ° C в самые жаркие месяцы, а некоторые исследования сообщают о еще больших всплесках в экстремальных условиях. Это потепление не является однородным; оно зависит от масштабов очистки, типа землепользования, которое заменяет лес, и регионального климатического режима. Механизмы хорошо понятны: снижение эвапотранспирации, изменение баланса поверхностной энергии и изменения в переработке атмосферной влаги способствуют более жарким, более сухим условиям, которые усиливают тепловые волны.

Механизмы, связывающие обезлесение с усилением тепловых волн

Снижение эвапотраспирации и чувствительный тепловой поток

Леса выкачивают огромное количество водяного пара в атмосферу посредством транспирации и перехвата испарения. Этот процесс, известный как эвапотранспирация (ET), потребляет солнечную энергию, которая в противном случае нагревала бы поверхность. Когда леса заменяются пастбищами, пахотными угодьями или голой почвой, ET может упасть на 50-80% в течение сухих сезонов. Энергия, которая использовалась бы для испарения, вместо этого доступна для непосредственного нагрева поверхности и нижней атмосферы, увеличивая разумный тепловой поток. Результатом является более высокая дневная температура и уменьшенная способность охлаждаться ночью.

Исследования в Амазонии и Юго-Восточной Азии зафиксировали, что в обезлесенных районах дневные температуры на 2-5 ° C выше, чем в соседних нетронутых лесах во время событий тепловой волны. Этот дифференциал наиболее выражен в сухой сезон, когда инопланетяне из естественных лесов все еще значительны. В обезлесенных ландшафтах неглубокие корневые системы трав или сельскохозяйственных культур не могут получить доступ к глубокой влажности почвы, поэтому инопланетяне резко снижаются, и доминирует разумное отопление.

Альбедо меняет баланс поверхностной энергии

Обезлесение изменяет поверхностное альбедо — часть поступающего солнечного излучения, отраженного обратно в космос. Тропические леса имеют низкое альбедо (около 0,13-0,15), что означает, что они поглощают большую часть солнечного излучения. Однако поглощенная энергия в значительной степени рассеивается через ET, а не нагревает поверхность. Когда леса заменяются более отражающими поверхностями, такими как пастбища или голая почва (альбедо 0,18-0,25), отражается больше солнечного света, но сокращение ET более чем компенсирует охлаждающий эффект более высокого альбедо. Чистый результат — потепление поверхности и более низкая атмосфера.

В моделях этот компромисс альбедо-ET имеет решающее значение. Недавние моделирования (Lejeune et al., 2022) показывают, что в тропических регионах увеличение чувствительного теплового потока от пониженного ET последовательно перевешивает любое вызванное альбедо охлаждение, что приводит к чистому потеплению, которое усиливается во время тепловых волн. Эффект наиболее силен, когда обезлесение является смежным и крупномасштабным, поскольку местная адвекция сухого воздуха дополнительно подавляет образование облаков и осадков.

Нарушение рециркуляции атмосферной влаги

Тропические леса производят свои собственные осадки путем переработки влаги. Деревья перерабатывают воду, которая поднимается, конденсируется и падает по мере осадков по ветру. Обезлесение нарушает этот цикл, снижая региональную влажность и вероятность конвективных осадков во время тепловых событий. Более сухой воздух имеет меньшую способность буферизировать экстремальные температуры, что приводит к более быстрому нагреву и более медленному ночному охлаждению.

Этот эффект может распространяться далеко за пределы обезлесенной области. Исследование Staal et al. (2019) в Изменение климата в природе показало, что продолжающееся вырубка лесов в Амазонии может сократить количество осадков на континенте до 30% в сухой сезон, усиливая условия тепловой волны в регионах на расстоянии сотен километров. Это телесоединение означает, что местные решения по очистке могут иметь региональные последствия для интенсивности тепловой волны.

Наблюдения за тропическими регионами

Бассейн Амазонки

Амазонка является крупнейшим в мире тропическим лесом и критическим тематическим исследованием. Спутниковые наблюдения и данные наземных станций показывают, что обезлесенные районы на юге и востоке Амазонки испытали увеличение максимальных температур на 2-3 ° C по сравнению с лесными районами в течение 2005, 2010 и 2015-16 Эль-Ниньо, связанных с тепловыми волнами. Эти события уже были серьезными, но обезлесение усилило их интенсивность, выталкивая температуры в диапазоны, которые подчеркивают физиологию человека и экосистемы.

Исследования, проведенные в рамках эксперимента по крупномасштабной биосфере и атмосфере в Амазонии (LBA), показывают, что переход от леса к пастбищу повышает 10-й процентиль суточного температурного диапазона, что означает, что ночи становятся значительно теплее, что устраняет критическое ночное охлаждение, на которое полагаются люди и животные во время тепловых волн.Кумулятивный эффект обезлесения на величину тепловой волны в настоящее время является ключевым фактором для систем раннего предупреждения о здоровье в бразильских штатах, таких как Мату-Гросу и Пара.

Горячие точки Юго-Восточной Азии

В Индонезии и Малайзии вырубка лесов для плантаций пальмового масла и древесины была связана с повышенным тепловым стрессом. Анализ данных метеостанций из Суматры и Калимантана показывает, что районы с потерей леса >50% испытывали в среднем 5-7 дополнительных экстремальных дней тепла за десятилетие по сравнению с районами с потерей <20%. Потепление наиболее выражено в течение юго-западного сезона муссонов, когда влажность остается высокой, что делает его особенно опасным для работников на открытом воздухе.

Особую озабоченность вызывают обезлесенные торфяники. Когда тропические торфяные леса осушаются и очищаются, торф высыхает и становится легковоспламеняющимся. Огни выделяют огромное количество частиц углерода и аэрозоля, что еще больше ухудшает качество местного воздуха и может создать петлю положительной обратной связи, которая подавляет количество осадков и продлевает волны тепла. Кризис тумана в Юго-Восточной Азии в 2019 году частично обусловлен этим механизмом.

Центральная Африка и бассейн Конго

Бассейн Конго является вторым по величине тропическим лесом в мире, но темпы обезлесения растут из-за изменения сельского хозяйства и лесозаготовок. Хотя исследования менее обильны, чем для Амазонки, спутниковые данные с датчика MODIS показывают четкий сигнал потепления от 1 до 2 ° C в обезлесенных участках в сухой сезон. Регион особенно уязвим из-за ограниченной адаптивной способности и высокой зависимости от сельского хозяйства, питаемого дождем. По мере увеличения потерь леса интенсивность тепловой волны, как ожидается, увеличится, что усугубит проблемы продовольственной и водной безопасности.

Последствия для здоровья человека, сельского хозяйства и экосистем

Тепло-связанные болезни и смертность

Тепловые волны относятся к числу наиболее опасных природных опасностей, и их интенсификации путем обезлесения непосредственно затрагивают уязвимые группы населения. В тропических регионах многие люди работают на открытом воздухе в сельском хозяйстве, строительстве или неформальном секторе. Сочетание более высоких дневных температур, более высокой влажности (из-за близости к океанам или орошения) и пониженного ночного охлаждения создает условия экстремальной температуры мокрой струи, которая может превышать предел терморегуляции человека 35 ° C в течение длительных периодов.

Исследование, проведенное в Труды Национальной академии наук , прогнозировало, что к 2100 году в соответствии с обычными сценариями обезлесения части Амазонки могут испытывать > 120 дней в год с температурой мокрой бульбы более 30 ° C, что делает работу на открытом воздухе опасной. Исследования, опубликованные в Природная пища (2022) , связывают обезлесение, вызванное жарой, с снижением производительности труда в тропическом сельском хозяйстве, с потерями, потенциально достигающими 10-15% в сильно обезлесенных регионах.

Урожайность урожая и продовольственная безопасность

Многие основные тропические культуры — кассава, кукуруза, рис, масличная пальма — чувствительны к тепловому стрессу во время цветения и наполнения зерна. Повышение температуры, вызванное обезлесением, может снизить урожайность даже в орошаемых районах. В Амазонии урожайность сои в обезлесенных регионах, как было показано, снижается на 7-10% за градус потепления выше порога. Кроме того, сокращение рециркуляции влаги от обезлесения может сократить вегетационные периоды и увеличить частоту сухих периодов, которые совпадают с волнами тепла, что приводит к неурожаю.

Наиболее сильное воздействие оказывают малые фермерские хозяйства, которые полагаются на лесные экосистемные услуги для регулирования микроклимата. По мере усиления жары возрастает риск голода и вынужденного перемещения, особенно в регионах со слабыми системами социальной защиты.

Экологический стресс и утрата биоразнообразия

Тепловые волны, усиливаемые обезлесением, вытесняют многие виды за пределы их термической толерантности. Тропические эктотермы — амфибии, рептилии, насекомые — особенно уязвимы, потому что они уже живут вблизи своих верхних тепловых пределов. Лесная очистка создает крайние места обитания, где температура выше и влажность ниже, еще больше подчеркивая виды, расположенные в лесу. Тепловые волны 2015-16 Эль-Ниньо в Амазонии вызвали широко распространенную гибель деревьев и повышенную пожарную смертность, особенно в фрагментированных лесах вблизи фронтов обезлесения.

Это экологическое нарушение может привести к смене режима, когда лесная экосистема переходит в деградировавшее, похожее на саванну состояние, которое гораздо менее продуктивно и богато биоразнообразием. Потеря ключевых видов и разрушение мутуалистических сетей (опыление, рассеивание семян) еще больше ослабляет способность леса восстанавливаться после событий тепловой волны.

Стратегии смягчения и адаптации

Охрана и восстановление лесов

Наиболее эффективным способом сокращения масштабов обезлесения, обусловленного усилением тепловой волны, является, в первую очередь, предотвращение потери лесов. Для этого требуется решительное обеспечение соблюдения действующих охраняемых районов , мораторий на расчистку в зонах повышенного риска и экономические стимулы для сохранения лесов, такие как REDD+ (Сокращение выбросов в результате обезлесения и деградации лесов) и платежи за экосистемные услуги. Такие страны, как Коста-Рика и Габон, продемонстрировали, что политика в области защиты лесов может обратить вспять тенденции обезлесения и поддерживать местное регулирование климата.

Восстановление лесов и восстановление окружающей среды могут частично восстановить функцию охлаждения лесов. Восстановление местных лесов , а не только монокультурных плантаций, имеет решающее значение, поскольку местные леса поддерживают более высокие показатели транспирации и биоразнообразия. Исследования показывают, что вторичные леса 15-20 лет могут достигать показателей ET вблизи первичных лесов, обеспечивая значительное местное охлаждение. Проекты по лесовосстановлению на базе сообществ, такие как проекты, реализованные в Атлантическом лесу Бразилии и в Непале, показали, что местное участие обеспечивает долгосрочный успех и обеспечивает сопутствующие выгоды для средств к существованию.

Устойчивые практики землепользования

Для районов, где сельское хозяйство должно сосуществовать с лесом, системы агролесоводства, которые интегрируют деревья с культурами, могут умерять микроклиматы. Тень деревьев снижает температуру почвы, повышает влажность и обеспечивает ветры. Было показано, что агролесоводство масличных пальм, например, поддерживает более высокий уровень ET, чем плантации монокультуры, при этом все еще производя коммерческую урожайность. Сильвопасторальные системы (деревья + пастбища) могут уменьшить тепловую нагрузку на скот и улучшить удержание влаги в почве.

Создание лесных коридоров и буферных зон вокруг охраняемых районов помогает поддерживать связь для дикой природы и позволяет рециркуляции влаги функционировать в ландшафтном масштабе. Практика управления пожарами, включая ранние контролируемые ожоги и пожары, имеет важное значение в обезлесенных границах, чтобы предотвратить распространение пожаров, вызванных тепловой волной, в нетронутые леса.

Городское планирование в тропических городах

Быстрая урбанизация в тропиках часто совпадает с обезлесением. Расширяющиеся города могут включать в себя зеленую инфраструктуру, такую как парки, зеленые крыши и усаженные деревьями улицы, чтобы смягчить эффект городского острова тепла, который усугубляет потепление, вызванное обезлесением. В таких городах, как Медельин, Колумбия и Сингапур, обширные проекты зеленого коридора снизили местные температуры на 2-4 ° C, демонстрируя, что природные решения работают в масштабе.

Стандарты проектирования зданий, которые максимизируют естественную вентиляцию, отражающие поверхности и тепловую массу, могут снизить тепловой стресс в помещении. Системы раннего предупреждения о тепловых волнах в сочетании с кампаниями общественного здравоохранения и центрами охлаждения могут защитить уязвимые группы населения во время экстремальных явлений. Эти меры особенно важны в неформальных поселениях, где качество жилья плохое и кондиционер недоступен.

Роль политики адаптации к изменению климата

Для решения проблемы обезлесения, вызванного тепловыми волнами, требуется комплексная политика, которая связывает сохранение лесов, планирование землепользования, сельское хозяйство и общественное здравоохранение. Национальные планы адаптации должны включать оценки риска тепловых волн, учитывающие местные тенденции обезлесения. Межсекторальное сотрудничество между министерствами окружающей среды, сельскохозяйственными учреждениями и департаментами здравоохранения имеет важное значение для осуществления таких мер, как:

  • Создание зон без обезлесения вокруг основных водоразделов и климатической рефугии.
  • Предоставление технической поддержки для мелких фермеров, чтобы принять агролесоводство и сельское хозяйство с пониженным сжиганием.
  • Разработка программ социальной защиты , которые включают в себя страхование тепла для работников на открытом воздухе.
  • Финансирование исследовательских сетей для мониторинга изменений микроклимата на границах обезлесения.

В Шестом оценочном докладе МГЭИК (2022) подчеркивается, что ограничение глобального потепления до 1,5°C потребует прекращения вырубки тропических лесов и восстановления деградированных земель. Локальные выгоды от сокращения тепловой волны являются немедленными и ощутимыми, обеспечивая сильный стимул для быстрых действий. Стоимость бездействия измеряется в потерянных жизнях, уменьшении урожайности сельскохозяйственных культур и необратимой потере биоразнообразия.

Экономические инструменты и международное сотрудничество

Углеродные рынки и основанные на результатах платежи за сохранение лесов могут направлять финансирование в регионы, наиболее подверженные риску. Фонд Amazon, управляемый Бразилией, является примером международного сотрудничества, которое поддерживает усилия по сокращению обезлесения. Расширение этих механизмов, включая сопутствующие выгоды от адаптации к тепловым волнам, может повысить их привлекательность для стран-доноров. Двусторонние и многосторонние соглашения, которые связывают торговую политику с обезлесением, такие как Регламент Европейского союза о продуктах, свободных от обезлесения, создают экономические стимулы для прозрачности цепочки поставок и устойчивого поиска.

Местные общины, особенно коренные народы, доказали свою эффективность в деле охраны лесов. Признание прав на землю и поддержка охраны под руководством общин является экономически эффективным способом сохранения лесного покрова и связанных с ним услуг по регулированию климата. На территориях коренных народов в Амазонии темпы обезлесения в 2-3 раза ниже, чем в прилегающих районах, и они обеспечивают буфер против усиления тепловой волны для биоразнообразия и местного населения.

Вывод: призыв к комплексным действиям

Доказательства очевидны: вырубка лесов в тропических регионах является не только движущей силой глобального изменения климата; она активно усиливает локальные тепловые волны, создавая непосредственную опасность для людей, сельского хозяйства и экосистем. Механизмы - снижение эвапотранспирации, изменение энергетического баланса, нарушение рециркуляции влаги - хорошо изучены и документированы в Амазонии, Юго-Восточной Азии и бассейне Конго. Воздействие измеримо и серьезно, от повышенной смертности, связанной с жарой, до неурожая и коллапса экосистемы.

Смягчение последствий возможно благодаря сочетанию защиты лесов, восстановления, устойчивого землепользования и городской зеленой инфраструктуры. Эти действия приносят многочисленные выгоды: они охлаждают местный климат, секвестрируют углерод, поддерживают биоразнообразие и укрепляют устойчивость к тепловым волнам, которые уже становятся все более частыми и интенсивными. Политики, землеустроители и общины должны действовать безотлагательно, признавая, что каждый гектар леса, сохраненный или восстановленный, представляет собой прямой вклад в снижение тяжести тепловых волн для людей и дикой природы, которые зависят от этих критических экосистем.

В докладе Продовольственной и сельскохозяйственной организации о состоянии лесов мира (2020) подчеркивается, что восстановление лесов является одной из наиболее экономически эффективных адаптаций климата. Для тропических регионов, сталкивающихся с жарким летом, выбор невелик: защитить леса или выдержать жару.