Холодный расчет: как прогнозируют лесные пожары в зоне вечной мерзлоты

Жара, долгое отсутствие осадков и сильные ветры ежегодно становятся причиной распространения лесных пожаров. По данным МЧС, с начала этого года в России зафиксировали свыше 11 тысяч очагов природных пожаров на общей площади свыше четырех миллионов гектаров. Чтобы предупредить стихийное бедствие, ученые разрабатывают различные алгоритмы. Недавно они создали технологию прогнозирования лесных пожаров, которая позволяет выявлять потенциально опасные территории.

Подробнее об этом порталу наука.рф рассказал автор проекта, доцент кафедры физической географии мира и геоэкологии МГУ имени М.В. Ломоносова, кандидат географических наук Алексей Медведков.

Что скрывает мерзлота

Как правило, риск пожаров оценивают по запасам лесных горючих материалов. Лишайники, мхи, папоротники, кустарники, а также растительные остатки разложения – опавшую листву, хвою, валежник, торф – принято считать пожароопасными. На основе этой информации, а также погодных данных, определяют класс пожарной опасности и создают специальные карты.

Однако недавно ученые выяснили, что важную роль играет и тип ландшафта, а именно – микро и мезо-климатические особенности территории. Дело в том, что леса обычно способны противостоять сильному прогреву в жаркие сезоны, в том числе благодаря живой фитомассе – растительности, выделяющей влагу. Чем ее больше, тем лучше лес сопротивляется нагреву. Он создает свой микроклимат, удерживая и испаряя влагу у поверхности Земли.

Внимание исследователей привлекли лесные массивы в районах многолетней мерзлоты, занимающей до 65% территории нашей страны. В таких ландшафтах много угнетенных деревьев с большими просветами между кронами. В сухую погоду эти участки быстрее прогреваются и иссушаются. Почве зачастую не хватает элементов питания. Здесь меньше запасов живой фитомассы, поэтому и влаги испаряется меньше. Из-за всего этого увеличивается теплообмен – воздух над землей нагревается сильнее. Исследуя эти территории, ученые предположили, что леса в зоне мерзлоты гораздо хуже справляются с экстремальной засухой, в отличие от других типов ландшафта.

«Хотя в лесах на мерзлоте запасы лесных горючих материалов небольшие, эти участки отличаются высокой горимостью. При длительной засухе и жаре им сложно сопротивляться прогреву как приземного воздуха, так и напочвенного покрова», – объясняет Алексей Медведков.

Поставить на карту

Специалисты решили проверить лесные участки в зоне мерзлоты. Они изучили информацию о локализации пожаров в Туруханском и Эвенкийском районах Красноярского края в экстремально жаркие годы. Ученые выбрали территории, где люди почти не бывают – заповедники, труднодоступные места и районы традиционного природопользования коренных жителей. В исследованиях им помогли данные с космоснимков.

Затем информацию сравнили с картами приповерхностных температур и так называемых вегетационных индексов. Такие карты показывают уровень теплового излучения и числовой показатель качества и количества растительности на конкретном участке. Его можно рассчитать по спутниковым снимкам на основе того, как растения отражают и поглощают световые волны разной длины. С помощью этого параметра можно оценить уровень запасов фитомассы в изучаемых районах.

Авторам проекта важно было понять, насколько сильно отличается обмен тепла и влаги в разных типах леса. Особенно их интересовали районы с наиболее низким уровнем вегетационных индексов. Это значит, что здесь растительность из-за большей ее угнетенности меньше испаряет влаги, поэтому такие ландшафты являются наиболее «горячими» на картах приповерхностных температур. Именно такие природные комплексы оказываются наиболее пожароопасными в экстремальную засуху.

В результате исследователи выяснили, что леса на мерзлоте наиболее интенсивно «излучали» тепло, то есть, они оказались самыми теплыми.

Специалисты также сравнили места возникновения пожаров на территории Центральносибирского государственного биосферного заповедника с картой классов пожарной опасности. Выяснилось, что с начала 90-х годов такие пожары происходили на переувлажненных участках, где криогенез (процессы, связанные с образованием льда) проявлялся активнее всего. Лес на мерзлоте меньше испаряет, поэтому и меньше себя «охлаждает».

Эксперты пришли к выводу, что возгорания в мерзлотных лесах – более частое явление по сравнению с другими типами ландшафтов.

При этом Алексей Медведков отмечает, что классическая схема классов лесов с наибольшей пожароопасностью не совпадала с реальными очагами пожаров.

Спасти угодья

Разработка технологии началась в 2012 году на базе Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова. Сегодня ученые продолжают ее развивать и тестируют в разных ландшафтно-географических условиях. В полевых исследованиях они собирают образцы древесины, чтобы реконструировать частоту пожаров в лесах с разной интенсивностью теплового излучения.

«Объектом исследования выступает территория Енисейского Севера, включая восточную периферию Западно-Сибирской равнины и западную часть Среднесибирского плоскогорья. Это очень разные территории по истории геологического развития, что отражается на лесорастительных условиях региона», – делится специалист.

Впрочем, по словам автора проекта, для нетронутых человеком лесов Сибири технология уже хорошо себя зарекомендовала. В будущем с ее помощью можно будет определять, какие участки на особо охраняемых природных территориях требуют особого внимания. Эти данные пригодятся и для информирования коренных жителей. Для них потеря охотничьих и промысловых угодий – все равно что лишиться имущества и средств к существованию.

Алексей Медведков подчеркивает, что в будущем такая технология позволит создать эффективную систему лесного мониторинга и предотвращения масштабных пожаров в экстремально засушливые периоды.

Исследование опубликовано в научном журнале Remote Sensing.

 

Анна Шиховец