Table of Contents

Скалистые горы простираются более чем на 3000 миль от канадской провинции Британская Колумбия на юг в Нью-Мексико. Эти огромные кордильеры не являются единым, однородным подъемом, а представляют собой сложную мозаику различных геологических провинций, климатических зон и экологических сообществ. Следовательно, модели лесных пожаров - их частота, интенсивность и тяжесть - резко различаются по этому ландшафту. Понимание физического разнообразия Скалистых гор имеет важное значение для понимания пожарной экологии региона и для разработки эффективных стратегий управления в эпоху, определяемую быстрыми изменениями окружающей среды.

Глубокое погружение в физику Скалистых гор

Физическая структура Скалистых гор диктует все, от того, где падает влага, до того, как распространяется огонь.Ареал широко разделен на Северные, Центральные и Южные Скалистые горы, каждая из которых имеет уникальное геологическое происхождение и топографические выражения.

Геологическая дихотомия: северные и южные Скалистые горы

Северные Скалистые горы, охватывающие Монтану, Айдахо и Вайоминг, геологически старше и более сильно эродированы. Они состоят из глубоко сложенных и поврежденных осадочных пород, тянущихся вверх во время орогегенеза Ларамида примерно 70 миллионов лет назад. Это создает топографию в стиле «бассейна и ареала» - относительно более низкие вершины возвышения, окруженные широкими влажными долинами. Горький корень и диапазоны Абсарока иллюстрируют эту прочную, влажную местность, которая поддерживает плотные хвойные леса.

Напротив, в Южных Скалистых горах Колорадо и северного Нью-Мексико преобладают большие, возвышенные блоки докембрийского гранита и метаморфических пород. Передний хребет, хребет Савача и горы Сан-Хуан имеют массивные высотные вершины с обширной альпийской тундрой над линией деревьев. Эти хребты моложе и были сильно вылеплены плейстоценовым оледенением, в результате чего образовались крутые каньоны, цирки и широкие U-образные долины. Этот геологический фундамент диктует глубину почвы, дренаж и саму растительность, которая служит топливом для лесных пожаров.

Топографическая сложность и микроклиматы

Эффект дождевой тени глубоко выражен по Скалистым горам. Преобладающие западные ветры несут влагу с Тихого океана. По мере того, как этот воздух поднимается по западным склонам, он охлаждается и осаждается, создавая пышные, густые леса. Гребень хребта действует как климатическая разделительная линия. На подветренных восточных склонах воздух опускается, нагревается и высыхает, создавая драматический переход от горного леса к полузасушливым степям короткой травы и пиньон-юниперовым лесам. Этот резкий градиент восток-запад в осадках оказывает прямое влияние на влагу топлива, вероятность воспламенения и продолжительность сезона пожаров. Гроза на сухом Фронтальном хребте может разжечь пожар, который взрывается в размерах, в то время как та же штормовая система может вызвать небольшое распространение огня на влажном Западном склоне.

Эскалационные зоны: зоны жизни

Возможно, наиболее определяющей физической характеристикой Скалистых гор является зонирование по высоте. По мере подъема температура падает, а осадки меняются, создавая различные биологические полосы, известные как зоны жизни. Каждая зона несет в себе совершенно другой режим огня:

  • Загоны (5000-7000 футов): Характеризуются лугопастбищными угодьями, кустарниками и открытыми пиньон-юниперными лесами. Горячие, сухие и ветреные. Пожары часты, быстро движутся и приводятся в движение мелким топливом.
  • Монтан (7000-9000 футов): Доминирует в соснах Пондероса и Дуглас-фир. Исторически эта зона испытывала частые поверхностные пожары низкой тяжести. Сегодня она является центром конфликта между дикой природой и городом.
  • Субальпийские (9000-11,000 футов): Лоджпольские сосны, ель и настоящие пихтовые леса. Интервалы возврата огня здесь намного больше (50-300 лет), но когда условия выравниваются, они горят как высокопрочные, заменяющие стенды кроны пожары.
  • Альпийская (11,000+ футов): Безлесная тундра. Пожары чрезвычайно редки из-за редкой растительности и стойкого снежного покрова. Эта зона действует как естественный пожарный по всей высокой стране.

Динамические режимы огня в Скалистых горах

Огненный режим — это долгосрочная картина огня по ландшафту. Он определяется частотой, интенсивностью, тяжестью и сезонностью пожара. В Скалистых горах находится исключительно широкий спектр пожарных режимов, делающих общие заявления о «лесных пожарах» вводящими в заблуждение.

История, пролитая в кольцах из древесного угля

До евроамериканского поселения и эпохи агрессивного подавления огонь был частым и естественным экологическим процессом на большей части Скалистых гор. Дендрохронология — исследование колец деревьев — позволяет ученым реконструировать истории пожаров, охватывающие столетия. Эти записи показывают, что сосновые леса с низким уровнем подъема сжигались естественным образом каждые 5-30 лет. Сжигание коренных американцев еще больше формировало эти узоры, сохраняя открытые подлески и продвигая определенные ресурсы. Напротив, леса с высоким уровнем ели сжигались гораздо реже, с интервалами от 100 до 400 лет. Когда эти леса с высоким уровнем подъема действительно горели, это часто было катастрофически, вызвано чрезвычайной засухой и сильными ветрами.

Смешанная тяжелая жизнь как доминирующая парадигма

В течение десятилетий управление пожарами основывалось на предположении, что пожарные режимы были либо строго низко-тяжёлыми (очищающими лесной пол), либо высоко-тяжёлыми (убивающими большинство деревьев). Исследования всё чаще показывали, что Скалистые горы определяются режимом смешанной тяги. В ландшафтном масштабе один огонь может производить сложную мозаику из:

  • Повреждения высокой степени тяжести , где погибает большинство деревьев.
  • Умеренная стойкость патчей , где некоторые деревья выживают.
  • Места низкой прочности , где огонь сжигает только поверхностное топливо.
  • Несгоревшая рефугия, которая служит критическим местом обитания и источниками семян.

Эта лоскутная мозаика имеет решающее значение для биоразнообразия. Такие виды, как чернокнижный дятел, зависят почти исключительно от недавно сожженных участков. Пространственная сложность огня смешанной тяжести создает разнообразие мест обитания, которое трудно воспроизвести механическими средствами.

Как земля физически формирует поведение огня

Поведение огня является продуктом трех факторов: погода, топография и топливо. В то время как погода динамична и непредсказуема, топография является статичной, основополагающей переменной, которую пожарные менеджеры должны читать как карту. Скалистые горы представляют собой самую экстремальную топографическую пожарную среду в континентальных Соединенных Штатах.

Аспект и солнечная погрузка

В северном полушарии склоны, обращенные к югу и западу, получают значительно больше солнечного излучения, чем склоны, обращенные к северу и востоку. Эта интенсивная солнечная нагрузка высыхает мелкое топливо - травы, сосновые иглы, веточки - что делает их более восприимчивыми к воспламенению и способными поддерживать быстрое распространение огня. Южные аспекты в Скалистых горах часто поддерживают открытые стенды сосны или травы прудерозы, в то время как смежные северные аспекты поддерживают плотные, влажные стенды пихты Дугласа или ели.] Это означает, что огонь, горящий на южном склоне, может быть невероятно активным, в то время как идентичный склон, обращенный к северу, может едва не нести огонь. Пожарные менеджеры используют аспект для прогнозирования повседневной пожарной активности и выявления потенциальных линий сдерживания.

Слоуп-стипнесс и эффект дымохода

Огонь распространяется быстрее всего в гору. Чем круче склон, тем больше предварительный нагрев топлив на верхнем склоне. Пламя наклоняется в склон, передавая тепло непосредственно несгоревшей растительности впереди фронта. Этот «ползучий» эффект может ускориться в бегущий коронный огонь на крутом дренаже. Каньоны и узкие долины действуют как естественные дымоходы. По мере нагрева воздуха внутри каньона он быстро поднимается, втягивая воздух снизу и создавая мощные восходящие потоки. Это может привести к спонтанному воспламенению топлива задолго до главного фронта пламени через пятнистость. Южный каньон 1994 года Огонь на горе Шторм Кинг в Колорадо остается трагическим уроком того, как, казалось бы, доброкачественный огонь на крутом склоне может взорваться в смертельный взрыв, заманивая в ловушку пожарных.

Каньоны, Риджы и Ветровые Узоры

Горные ветры, как известно, неустойчивы. Суточные ветры на склонах и на склонах (дворцовые бризы) являются ежедневным явлением, но Скалистые горы также склонны к мощным, синоптические ветры. Ветры на шинах, которые спускаются по восточным склонам, могут достигать силы урагана, снижая влажность до однозначных цифр. Огни, вызванные этими ветрами, могут расти экспоненциально. Восточный тревожный пожар 2020 года в Колорадо показал беспрецедентный пробег на 100 000 акров в один день, когда ветры распространяются по пересеченной местности района Национального парка Скалистые горы, прыгая через континентальный водораздел.

Топливные комплексы: мост между землей и огнем

Растительность — топливо для лесного пожара. Тип, расположение и влажность растительности определяют, насколько интенсивно и быстро горит огонь. В Скалистых горах находится широкий спектр различных топливных комплексов, каждый из которых по-разному реагирует на огонь.

Сосновая сосна Ponderosa Savannas

На более низких горных возвышенностях прудероза исторически росла в открытых, паркоподобных трибунах с травянистым подлеском. Кора прудерозы старого роста толстая и огнестойкая. Частые поверхностные пожары низкой тяжести потребляли траву и сосновые иглы, предотвращая накопление лестничных топлив (маленькие деревья, кустарники), которые позволяют огню подниматься в навес. Столетие пожаротушения позволило плотным трибунам пихты Дугласа и белой пихты вторгаться в эти саванны. Эти некогда огнестойкие леса стали плотными, однородными топливными нагрузками, склонными к нехарактерно сильным коронным пожарам.]

Лоджпол Пайн Форестс

Обнаруженная в субальпийской зоне, сосна лоджпола является классическим адаптированным к огню видом. Большинство стендов лоджпола являются четными, регенерировав после массивного заменяющего стенд огня. Деревья производят серотиноподобные шишки, запечатанные смолой, которые требуют интенсивного тепла огня, чтобы открыть и выпустить семена. Лоджпол горит в кронах высокой тяжести. Эти пожары массивны, редки и смертельны для пересечения. Йеллоустонские пожары 1988 года являются квинтэссенцией примера, сжигая более 1,2 миллиона акров в сложной мозаике, вызванной сильной засухой и сильными ветрами по пересеченной местности.

Смешанные хвойные леса

Занимающие влажные склоны и северные аспекты в горной и субальпийской зонах хвойные леса включают в себя сочетание дуглас-пихты, белой пихты, ель Энгельмана и осины. Осина является критическим компонентом; как лиственное дерево она обладает низкой воспламеняемостью и может выступать в качестве естественного топливного разрыва при пожаре.Однако посягательство хвойных на осиновые подставки снижает этот естественный барьер.Поведение огня в смешанных хвойных лесах сильно варьируется, начиная от поверхностного огня низкой тяжести до кронного огня высокой тяжести, в зависимости от плотности подставки и влаги.

Pinyon-Juniper Woodlands и Sagebrush (англ.)русск.

Нижние возвышения и предгорья Скалистых гор переходят в сосновые и можжевельниковые леса, часто смешанные со степью шалфея. Эти системы исторически сжигались редко, потому что расстояние между деревьями ограничивало распространение огня. Введение инвазивных однолетних трав, особенно читграсса (FLT:0) Bromus tectorum ), фундаментально изменило режим огня. Cheatgrass питает тонкую, непрерывную и очень легковоспламеняющуюся траву, которая позволяет огню быстро распространяться между деревьями и по обширным ландшафтам. Результирующий интервал возврата огня в некоторых системах пиньона-трубника упал с веков до менее чем 10 лет, что привело к краху этих древних лесных массивов и постоянному переходу к годовым лугам.

Альпийская тундра

Самая высокая зона жизни в Скалистых горах — альпийская тундра. Растительность редкая, низкорослая и хорошо орошаемая таянием снега большую часть года. Пожары здесь — редкие явления, обычно ограничивающиеся экстремальными засухами, когда высыхают растения и осадки подушки. Тундра обычно выступает в качестве естественного огненного барьера, который останавливает распространение пожаров, горящих в субальпийских лесах ниже.

Управление лесным пожаром в физически разнообразном районе

Сочетание крутой местности, сложных топливных русла и экстремальной погоды делает управление лесными пожарами в Скалистых горах исключительно опасным.Тактика подавления, которая работает в равнинных, доступных лесах Юго-Востока, часто здесь невозможна.

Проблема подавления в пересеченном грунте

Большая часть ландшафта Скалистых гор - это бездорожная пустыня или обозначенные бездорожные районы. Пожарные часто должны преодолевать мили с тяжелым снаряжением, чтобы достичь огня. Тяжелое оборудование, такое как бульдозеры, ограничено долинами и вершинами хребта. Воздушные ресурсы - воздушные танкеры и вертолеты - необходимы для первоначальной атаки, но часто основаны теми же высокими ветрами, которые приводят к экстремальному поведению огня. Это заставляет пожарных менеджеров принимать косвенные стратегии: строительство линий сдерживания вдоль естественных барьеров, проведение операций по выгоранию, чтобы удалить топливо перед основным огнем и позволить пожарам гореть в отдаленных районах для ресурсной выгоды. Основная цель - всегда безопасность пожарных, и «10 Стандартных Пожарных Распоряжений» пробурены специально, чтобы предотвратить трагедии в этих неумолимых ландшафтах.

Wildland-Urban Interface (WUI) в Скалистых горах

Некоторые из наиболее быстро растущих сообществ в стране расположены в WUI Скалистых гор - от Передней части Колорадо до долин западной Монтаны. Это помещает дома непосредственно в адаптированные к пожару экосистемы. Пожар 2002 года Хейман, пожар 2013 года в Черном лесу и пожар Маршалла 2021 года продемонстрировали, что WUI является линией фронта для катастрофических потерь. Защищенное пространство, закалка дома и планирование пожара в сообществе больше не являются факультативными, но необходимы для жителей. Когда огонь сталкивается с подразделением, местность больше не только диктует поведение огня - построенная среда становится основным топливным слоем.

Стратегии смягчения

Для снижения риска катастрофического пожара в Скалистых горах требуется подход, учитывающий разнообразие местности:

  • Механическое разжижение: Удаление небольших деревьев и топлив для восстановления исторической плотности стендов, особенно в сосновых лесах прудерозы.
  • Предписанный пожар: Стратегическое сжигание в контролируемых условиях для снижения нагрузки на топливо и возобновления естественного экологического процесса. Общественное принятие дыма является основным препятствием.
  • Разрывы топлива: Создание стратегических коридоров вдоль хребтов и дорог, где растительность изменяется, чтобы замедлить распространение огня.
  • Восстановление после пожара: Стабилизация сгоревших склонов для предотвращения эрозии и затопления, которые являются серьезными вторичными опасностями в крутой местности.

Изменение климата как видоизменитель местности

Изменение климата эффективно переписывает правила пожара в Скалистых горах. Более высокие температуры вызывают более раннее таяние снега, уменьшение снежного покрова и более длительные вегетационные сезоны. Это усиливает летний засуховый стресс на лесах, особенно на более высоких высотах, которые исторически оставались слишком влажными, чтобы гореть. В результате исследования FLT:0]NOAA показывает, что пожарные сезоны теперь на 30-80 дней длиннее, чем в 1970-х годах. Сочетание засухи, деревьев, убитых жуками, и экстремальной жары создает топливный комплекс ландшафтного уровня, который готовится гореть с беспрецедентной суровостью. Сезон пожаров 2020 года в Колорадо и сезон пожаров 2021 года в Северных Скалистых горах являются яркими примерами этих новых климатических базовых линий.

Вывод: Охватывая ландшафтную неоднородность

Физическое разнообразие Скалистых гор - это не просто живописный фон для лесных пожаров - это основной двигатель их поведения, интенсивности и экологических эффектов. От залитых солнцем южных склонов Фронт-Рэйндж до залитых ели дренажей Горьких корней, местность диктует каждый аспект пожарного режима. Стратегии управления, которые игнорируют эту неоднородность - применяя равномерное подавление или истончение рецепта по всему ландшафту - обречены на провал.

Успешная долгосрочная адаптация требует детального подхода, который уважает отличительный характер каждой зоны жизни, аспект склона и топливного комплекса. Это требует восстановления огня низкой тяжести в сухих лесах, управления огнем высокой тяжести в субальпийских зонах для экологической выгоды и укрепления сообществ в WUI. Читая местность и понимая глубокую взаимосвязь между статическим ландшафтом и динамическим процессом пожара, мы можем построить устойчивую связь с лесным пожаром в Скалистых горах. Данные последних сезонов пожаров ясно показывают, что эпоха полного исключения огня закончилась; эра жизни с огнем началась.