Введение: пейзаж, сформированный огнем и водой

Бассейн Амазонки является одной из самых необычных природных систем на Земле, охватывающей примерно 7 миллионов квадратных километров через Бразилию, Перу, Колумбию, Венесуэлу, Эквадор, Боливию, Гайану, Суринам и Французскую Гвиану. Его физическая география - взаимодействие ландшафта, климата, гидрологии и растительности - создает среду, которая поддерживает огромное биоразнообразие и, при определенных условиях, становится очень восприимчивой к огню. В то время как Амазонка славится своей влажностью и пропитана дождем в течение большей части года, сезонные засухи, изменения в землепользовании человека и изменение климата все чаще подвергают этот регион риску пожара. Понимание физической географии бассейна имеет важное значение для понимания того, почему пожары воспламеняются, как они распространяются и что можно сделать для защиты этой незаменимой экосистемы.

В этой статье рассматриваются физические особенности, динамика климата и факторы пожароопасности бассейна Амазонки, предлагая подробный взгляд на природные и антропогенные условия, которые делают этот регион уязвимым для горения.

Физические особенности бассейна Амазонки

Геологическая формация и территория

Бассейн Амазонки занимает обширную осадочную низменность, которая формировалась на протяжении миллионов лет эрозией Анд на западе и медленным осаждением осадков по пойме. Бассейн ограничен Гвианский щитом на севере, Бразильским щитом на юге и Андами на западе. Эти древние геологические образования состоят из твердых, выветрившихся кристаллических пород, которые уступают место глубоким, бедным питательными веществами почвам на большей части низменностей.

Местность значительно варьируется по бассейну. В западной Амазонии, вблизи Анд, ландшафт характеризуется волнистыми холмами, террасами и аллювиальными вентиляторами. Двигаясь на восток, земля уплывает в обширные равнины низменности, сезонно затопленные реками. Восточная и центральная части бассейна имеют широкие поймы, озёра овец и извилистые речные каналы. Подъёмы варьируются от уровня моря на атлантическом побережье до более чем 6000 метров в прилегающих Андах, хотя подавляющее большинство бассейна лежит ниже 300 метров.

Эта разнообразная топография влияет на поведение огня важными способами. Склоны в западной Амазонии могут ускорить распространение огня по мере повышения температуры и движения пламени в гору. И наоборот, поймы и заболоченные районы могут действовать как естественные пожары во время влажных сезонов, хотя они становятся сухими и легковоспламеняющимися во время длительных засух.

Система рек Амазонки

Река Амазонка и её притоки образуют крупнейшую в мире речную систему, выбрасывая в Атлантический океан около 209 000 кубических метров воды в секунду.Речная сеть включает в себя такие крупные притоки, как Рио-Негро, Рио-Мадейра, Рио-Тапайос, Рио-Сингу и Рио-Джапура, каждый из которых осушает отдельные суббассейны с уникальными гидрологическими и экологическими характеристиками.

Сезонное затопление этих рек создает обширные поймы, известные как варзеа (беловодные поймы) и игапо (черноводные поймы). Эти районы поддерживают специализированные растительные сообщества, которые адаптированы к длительному затоплению. В течение засушливых сезонов отступающие воды обнажают большие площади осадочных пород и листового мусора, которые могут стать сухим огнем, если засуха сохранится.

Речная система также влияет на восприимчивость к пожарам, влияя на местную влажность и осадки. Крупные реки создают микроклиматы с более высоким уровнем влажности, что может снизить риск пожара в прилегающих лесах.Однако вырубка лесов вдоль речных коридоров может нарушить эту динамику влажности, делая ранее огнестойкие районы более уязвимыми.

Типы растительности и структура леса

Бассейн Амазонки преимущественно покрыт тропическим влажным широколиственным лесом, но также включает значительные площади сезонно сухого леса, саванны и водно-болотной растительности.В среднем по лесному пологу высота 30—40 метров, при этом эмерджентные деревья достигают 60 метров.Подлесок относительно открыт в нетронутых лесах из-за малой освещенности проникновения, но может стать плотным в деградированных или раздробленных районах.

Топливная нагрузка — накопление сухих листьев, ветвей и мертвой древесины на лесном полу — значительно варьируется по всему бассейну. В нетронутых лесах высокая влажность и быстрое разложение удерживают топливные нагрузки относительно низкими, а сам лес остается устойчивым к огню. Однако, когда леса вырублены, фрагментированы или подвергаются засухе, подлесок высыхает, подстилка листьев накапливается, и лес становится более горючим.

Переход от огнестойкой к пожароопасной растительности является критическим порогом.Как только огонь попадает в лес, который не горел в течение веков, экосистема может претерпевать каскад изменений, которые делают ее более восприимчивой к будущим пожарам - процесс, известный как обратная связь огня.

Климат и погодные условия

Модели осадков и сезонность

Климат бассейна Амазонки классифицируется как тропический тропический лес (Аф) и тропический муссон (Ам) по системе Кёппена, при этом среднегодовое количество осадков колеблется от 1500 до 3000 миллиметров по большей части бассейна. Самые влажные районы получают более 4000 миллиметров в год, особенно в западной Амазонии и вдоль предгорий Анд. Самые сухие районы встречаются на восточной и южной окраинах бассейна, где количество осадков может опускаться ниже 1200 миллиметров в год.

Несмотря на восприятие постоянных дождей, Амазонка переживает отчётливые влажные и сухие сезоны. Сухой сезон обычно длится с июня по ноябрь в южной Амазонии и с августа по январь в северной Амазонии. В сухой сезон осадки резко уменьшаются, а некоторые районы в течение нескольких месяцев получают мало осадков или вообще не получают осадков. Эта сезонная сушка является естественной частью климатического цикла Амазонки, но её интенсивность и продолжительность возрастают из-за изменения климата и обезлесения.

Длина и тяжесть сухого сезона являются основными факторами риска возникновения пожаров. Когда сухой сезон выходит за рамки своего исторического ареала, леса, которые обычно слишком влажные, чтобы гореть, становятся уязвимыми. Это особенно верно в юго-восточной Амазонии, где сухой сезон удлинился на несколько недель за последние несколько десятилетий.

Роль зоны межтропической конвергенции

Зона межтропической конвергенции (ITCZ) — пояс низкого давления вблизи экватора, где сходятся торговые ветры, производящие интенсивную конвекцию и осадки. Сезонная миграция ITCZ контролирует сроки и распределение осадков по бассейну Амазонки. В течение лета в южном полушарии (декабрь-февраль) ITCZ смещается на юг, принося сильный дождь в южную Амазонку. В течение лета в северном полушарии (июнь-август) он смещается на север, создавая сухой сезон на юге.

Изменения в положении и интенсивности ИТСЗ, обусловленные температурой поверхности моря в Атлантическом и Тихом океанах, могут привести к длительным засухам или чрезмерным осадкам.Когда ИТСЗ остается дальше на север, чем обычно, в течение длительного периода, южная Амазонка переживает более длительный и более суровый сухой сезон, увеличивая риск пожара.

Изменение климата и усиление засухи

Изменение климата изменяет климат Амазонки таким образом, что усиливает восприимчивость к пожарам. Повышение глобальных температур увеличивает скорость испарения, более быстрое высыхание почв и растительности в течение сухого сезона. Экстремальные засухи, такие как те, которые наблюдались в 2005, 2010 и 2015-2016 годах, стали более частыми и интенсивными. Эти засухи часто связаны с Эль-Ниньо в Тихом океане и с потеплением температуры поверхности моря в тропической Атлантике.

В течение 2015-2016 Эль-Ниньо Амазонка пережила одну из самых сильных засух в истории, с широко распространенной гибелью деревьев и резким увеличением пожарной активности.Сочетание высоких температур, низких осадков и повышенного давления на землепользование человека создало условия, которые позволили пожарам сжигать леса, которые никогда не горели раньше.

Климатические модели прогнозируют, что Амазонка будет продолжать нагреваться и что засушливые сезоны удлинятся во многих частях бассейна. Если эти тенденции сохранятся, регион может пересечь переломный момент, когда большие площади лесов станут постоянно деградировать и подверженными пожарам, превращаясь из поглотителей углерода в источники углерода.

Факторы, способствующие пожароопасности

Тип растительности и загрузка топлива

Тип и состояние растительности бассейна Амазонки напрямую влияют на огнезащиту. Ненарушенные старовозрастные леса имеют высокий навесной покров, который поддерживает прохладный, влажный микроклимат на лесном полу. Эта влажность подавляет разложение листового помета и держит топливо на низком уровне. В этих лесах, даже если возгорается пожар, он редко распространяется из-за недостаточного сухого топлива и высокого содержания влаги.

Однако деятельность человека, такая как выборочная вырубка леса, строительство дорог и дробление лесов, изменяет этот баланс. Заготовка леса открывает навес, позволяя большему количеству солнечного света и ветра достигать дна леса. Это снижает влажность, ускоряет высыхание и способствует росту плотной подлесковой растительности. Результатом является более высокая нагрузка топлива и лес, который гораздо более воспламеняем, чем его неповрежденный аналог.

Сезонно сухие леса, саванны и деградировавшие вторичные леса, естественно, более огнеупорны, чем старые тропические леса.Эти экосистемы развивались с периодическим огнем и содержат виды, которые приспособлены к горению.Однако даже эти адаптированные к пожару системы могут быть вытеснены за пределы их устойчивости, когда пожары становятся слишком частыми или интенсивными.

Сезонные засухи и изменчивость климата

Сезонные засухи являются естественной особенностью климата Амазонки, но их тяжесть и продолжительность увеличиваются.В течение сухого сезона влажность почвы снижается, листья увядают, а листовой помет накапливается по мере замедления разложения.Это создает окно воспламеняемости, которое длится до возвращения дождей.

Длина этого окна воспламеняемости имеет решающее значение. В нормальный год сухой сезон может длиться от двух до трех месяцев, и только самые сухие районы становятся восприимчивыми к пожару. В экстремальный засушливый год сухой сезон может длиться до пяти или шести месяцев, а большие площади леса, которые обычно огнестойки, становятся легковоспламеняющимися.

События Эль-Ниньо усиливают этот эффект. Во время Эль-Ниньо, в Тихом океане теплеет, меняется атмосферная циркуляция и уменьшается количество осадков на большей части Амазонки. Например, Эль-Ниньо 1997-1998 годов способствовало массовым пожарам в Амазонии и Индонезии. Совсем недавно Эль-Ниньо 2015-2016 годов в сочетании с потеплением в Атлантике произвел один-два удара, которые высушивали леса по всему бассейну.

Деятельность человека: обезлесение, сельское хозяйство и использование огня

Деятельность человека является основным источником возгорания в бассейне Амазонки. Большинство пожаров намеренно устанавливаются для целей управления земельными ресурсами, включая обезлесение, очистку сельскохозяйственных угодий, содержание пастбищ и вырубку. Хотя огонь использовался коренными и традиционными общинами на протяжении веков контролируемым образом, масштабы современных изменений в землепользовании переполнили способность ландшафта сдерживать эти пожары.

Обезлесение является наиболее значительным фактором риска пожара. Когда леса очищаются, оставшиеся лесные края подвергаются воздействию ветра и солнечного света, создавая условия, способствующие высыханию и распространению огня. Фрагментированные леса более легковоспламеняемы, чем смежные леса, и они с большей вероятностью будут гореть неоднократно. Обсерватория NASA Earth Observatory задокументировала связь между обезлесением и пожарной активностью в бразильской Амазонии, показав, что очаги пожара сосредоточены в районах недавней очистки.

Расширение сельского хозяйства, особенно для скотоводства и производства сои, является основным фактором обезлесения и пожара. Фермеры и фермеры используют огонь для быстрого и дешевого очищения земли, но эти пожары часто попадают в соседние леса, особенно в годы засухи. Институт мировых ресурсов проанализировал связи между сельскохозяйственной политикой, спекуляцией землей и частотой пожаров в Амазонии, подчеркнув, что огонь редко бывает случайным, но вместо этого является преднамеренным инструментом преобразования земли.

Роль играет и дорожное строительство. Трансамазонский шоссейный и другие дороги открыли ранее недоступные районы для поселений, лесозаготовок и сельского хозяйства. Дороги создают коридоры беспорядков, которые увеличивают фрагментацию лесов и обеспечивают доступ для спекулянтов. Служба новостей Монгабай широко освещала отношения между дорожным строительством и пожаром в Амазонии.

Топография и динамика распространения огня

Топография влияет на поведение огня, воздействуя на ветровые структуры, солнечное воздействие, движение тепла и пламени. В западной Амазонии, где местность холмистая и приближается к Андам, пожары могут быстро распространяться в гору. Тепло поднимается, предварительно нагревается растительность и листовой помет на склоне выше, что делает топливо более восприимчивым к воспламенению. Огни, движущиеся в гору, труднее контролировать и имеют тенденцию гореть более интенсивно, чем на равнинной местности.

В равнинах низменности центральной и восточной Амазонии топография играет менее драматическую роль, но дренажные структуры по-прежнему имеют значение. Районы с плохим дренажем, такие как поймы и депрессии, как правило, дольше сохраняют влагу и могут оставаться огнестойкими даже во время умеренных засух. Хорошо дренированные возвышенности, напротив, быстрее высыхают и быстрее становятся легковоспламеняющимися.

Речные сети могут выступать как барьерами, так и проводниками для огня. В сезон дождей реки являются эффективными пожароопасными. В сухой сезон, однако, реки могут сокращаться, обнажая песчаные отмели и сухую растительность, которая может нести огонь по каналам. Во время экстремальных засух даже крупные реки могут стать проходимыми для огня, позволяя пламени прыгать с одной стороны на другую.

Поведение огня и механизмы распространения

Пожары над поверхностью vs. Краун-пожары

Пожары в бассейне Амазонки обычно горят как поверхностные пожары, поглощающие листовой помет, упавшие ветви и подлесок. Эти пожары редко достигают навеса в нетронутых лесах, потому что навес остается влажным и топливо на лесном полу ограничено. Однако в деградированных или засушливых лесах поверхностные пожары могут стать более интенсивными и могут перейти в кронные пожары, где пламя достигает верхних ветвей деревьев.

Коронные пожары гораздо более разрушительны, чем поверхностные. Они убивают деревья навеса прямо, открывают структуру леса и создают условия, благоприятствующие горючим травам и лозам. Как только лес испытал кронный огонь, может потребоваться десятилетия, чтобы восстановиться, и восстановление может быть невозможным, если пожары повторяются слишком часто.

Воздействие пожаров и экосистем

Огонь создает петли обратной связи, которые со временем делают ландшафт более воспламеняющимся. Когда горит лес, открывается навес, позволяющий большему количеству света и ветра достигать земли. Это высыхает лесной пол, способствует росту воспламеняющейся растительности и увеличивает нагрузку на топливо для следующего пожара. Каждый последующий пожар имеет тенденцию быть более интенсивным и более трудным для управления.

Эта обратная связь особенно опасна в Амазонии, потому что биоразнообразие региона и функции экосистемы тесно связаны с его историей без огня. Большинство видов деревьев Амазонки не развили огнестойкость, и им не хватает густой коры или способности к осеменению после сжигания. Один огонь может убить большинство деревьев в подставке, а повторные пожары могут превратить лес в кустарник или саванну.

Межправительственная группа экспертов по изменению климата (FLT:0) задокументировала, что обратная связь между пожарами, обезлесением и изменением климата может подтолкнуть Амазонку к переломному моменту, когда большие части леса становятся неспособными поддерживать себя в качестве тропических лесов и переход к более сухой, более пожароопасной экосистеме.

Вывод: География пожарного риска в Амазонии

Физическая география бассейна Амазонки создает сложную мозаику пожарного риска по всему региону. Взаимодействие ландшафта, климата, гидрологии и растительности определяет, где и когда пожары могут воспламениться и распространиться. В то время как естественные системы бассейна развивались в течение миллионов лет, чтобы функционировать в состоянии без пожара, деятельность человека и изменение климата быстро изменяют основные условия, которые сохранили устойчивость Амазонки.

Наиболее пожароопасными районами являются юго-восточные и восточные окраины бассейна, где самый длинный сухой сезон, наиболее обширная вырубка лесов и самая высокая плотность населения. Западная Амазонка с ее более высокими осадками и более крутой местностью пока остается менее подверженной опасности пожара, но изменение климата и расширение инфраструктуры могут изменить эту картину в ближайшие десятилетия.

Защита Амазонки от пожара потребует устранения как непосредственных причин возгорания, так и основных факторов, которые делают ландшафт более горючим. Сокращение обезлесения, управление использованием сельскохозяйственных пожаров, соблюдение правил землепользования и инвестиции в системы предотвращения пожаров и раннего предупреждения являются важными компонентами комплексной стратегии. В то же время глобальные усилия по смягчению последствий изменения климата имеют решающее значение для сохранения климатических условий, которые в значительной степени сохраняли Амазонку без огня на протяжении всей ее истории.

Физическая география бассейна Амазонки не является судьбой, но она задает основу, на которой разворачивается пожарный риск. Понимание того, что география является первым шагом к управлению огнем в регионе, который мир может позволить себе потерять.