разбор

Все говорят, что леса стали гореть чаще из-за глобального потепления. Но тогда почему пожары за пару дней сменяются наводнениями? Разбираемся в природных бедствиях прошедшего лета

Источник: Meduza

Все лето мы наблюдали, как горят леса в Сибири, в Турции, в Греции и в Италии. Тем временем северные страны Европы пытались справиться с небывалыми наводнениями. Причем в некоторых регионах огонь сменялся ливнями буквально за несколько дней. «Медуза» разбирается в том, как природные бедствия связаны с изменениями климата и почему из-за глобального потепления все вокруг не только горит, но и тонет.

Пожаров точно стало больше?

Коротко: важно не количество и даже не площадь, а интенсивность, то есть уровень выгорания древостоя. А интенсивность точно стала выше.

«Пожары перестали служить фактором обновления и стали реальной угрозой для лесов, которые уже не успевают накопить органику. По данным, опубликованным в Nature, пожары, например, в лесах Амазонии за последние десять лет стали настолько частыми и масштабными (одни и те же участки выгорают чаще, чем раз в 70 лет), что из основных поглотителей углерода леса становятся мощнейшим источником его эмиссии, — сказал „Медузе“ доктор биологических наук, профессор Томского госуниверситета, директор Центра исследований биоты, климата и ландшафта BioClimLand Сергей Кирпотин. — Глобальное потепление заставило гореть даже тундру, которая за последнее десятилетие стала подвержена огню не меньше, чем лес». 

В среднем за 2003–2016 годы на Земле происходило примерно 4,4 миллиона пожаров в год. Примерно 7,5% из них были зарегистрированы на территории России. Выгорает ежегодно в среднем от 4 до 6 миллионов квадратных километров лесов. Не менее половины (2,9 миллиона квадратных километров) горит из-за природных пожаров; остальные — это специальные пожары сельскохозяйственного назначения. Их регулярно устраивают в тропических лесах, чтобы освободить землю под пахоту, для огневой обработки пастбищ и для сжигания мусора, — и по влиянию на климат они ничем не отличаются от природных.

На территории России ежегодная площадь выгорания близка к 135 тысячам квадратных километров, сообщают в журнале «Фундаментальная и прикладная климатология» сотрудники Института физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН Алексей Елисеев и Анастасия Васильева со ссылкой на спутниковые данные GFED-4.1. Это заметно выше оценок официального Национального кадастра антропогенных выбросов из источников и абсорбции поглотителями парниковых газов. 

За последние двадцать лет пожары охватывали наибольшую территорию в 2003, 2010, 2012 и 2020 годах. Но за весь этот период не стали выше ни максимальные, ни минимальные значения, то есть площадь пожаров оставалась относительно стабильной. 

Стоит отметить, что эти графики строятся на основе спутниковых данных. Если повысить разрешение картинки, становятся видны все маленькие пожары — а они, как показали испанские исследователи, сами по себе вдвое увеличивают размер площадей, пройденных огнем.

Означает ли это, что вдвое больше стали выбросы углерода в атмосферу? Совсем не обязательно. Эта цифра зависит от объемов сгоревшей древесины — при небольшом пожаре он, естественно, меньше. При низовом пожаре (горении травяного покрова, подроста и подлеска) сгорает примерно в четыре раза меньше, чем при верховом (горении крон деревьев и листвы). Поэтому для реальной оценки ущерба нужно научиться измерять по спутниковым данным не площади пожара, а его интенсивность, то есть степень выгорания древостоя и, соответственно, объем выброса углерода.

Такие измерения для Сибири удалось произвести группе ученых под руководством старшего научного сотрудника Института леса им. В. Н. Сукачева Сибирского отделения РАН Евгения Пономарева. Выяснилось, что за последние 25 лет в этом регионе интенсивность пожаров устойчиво растет и повысилась вдвое.

Эмиссия углерода, связанная с пожарами, составляет пятую часть всех антропогенных (от промышленности и сельского хозяйства) выбросов на планете. Это 2,2 Пг (петаграмм) в год, то есть 2,2 миллиарда тонн. Вклад РФ в эту цифру раньше колебался в пределах 120–200 миллионов тонн в год. Но в 2021 году эмиссия от пожаров в Сибири достигла беспрецедентного уровня 350 миллионов тонн. В мировом масштабе это по-прежнему не очень много, но важно помнить, что выбросы «достаются» всей планете. Дым и сажу с одних материков несет на другие.

А пожары в Сибири точно становятся интенсивнее именно из-за потепления климата?

Коротко: да, одна из основных причин пожаров — «зависание» антициклонов, а оно происходит именно потому, что полюса Земли нагреваются.

Группа ученых во главе с Евгением Пономаревым установила, что пожары стали интенсивнее из-за так называемого «зависания» антициклонов. А это, в свою очередь, связано с увеличением средней температуры и перегревом атмосферы. 

Антициклон — это область повышенного давления, из которой во все стороны разлетаются по спирали потоки воздуха. В центре этой спирали воздух опускается сверху вниз. Зимой в умеренных широтах в зоне антициклонов стоят морозные солнечные дни, а летом — палящая жара. Обычно антициклоны держатся несколько дней, затем разрушаются, и на их место проникает циклон с низким давлением, который формирует облачность, пасмурную погоду, дожди и грозы. 

Над разными территориями у антициклонов немного различаются принципы образования и траектории движения. Длительные антициклоны в Центральной и Восточной Евразии называют блокирующими, поскольку они не пропускают воздушные массы, которые движутся с запада на восток из-за вращения Земли. Начало эти потоки берут на экваторе, где воздух разогревается, расширяется и направляется на север: от горячего к холодному. 

Чем сильнее перепад температур на севере и на юге, тем быстрее летит атмосферный фронт с юга на север и тем сильнее этот поток закручивается на восток из-за вращения планеты. Но из-за глобального потепления полюса планеты Земли разогреваются, разница в температурах падает и поток, движущийся с юга на север, ослабевает, вместе с ним слабеет и перенос воздушных масс с запада на восток. Так образуется блокировка.

Блокирующие антициклоны могут «зависать» многие недели, а иногда и дольше, как в Якутии, Красноярском крае или в Западной Сибири, все сильнее иссушая и нагревая территорию. Наступает самое пожароопасное время. Последствия пожара приводят к еще более длительной блокировке, поскольку огонь перегревает атмосферу, не давая ей остыть и впустить холодный фронт циклона. Снова замкнутый круг.

«Представьте себе высокую гору, — объясняет Евгений Пономарев, как взаимодействуют холодные и теплые воздушные массы. — Антициклон высокий, а циклон низкий. Пока антициклон не остынет и не опустится, циклон не пройдет. Это может длиться довольно долго, если у антициклона есть какая-то энергетическая подпитка. Например, известный антициклон „Большое Красное Пятно“ на Юпитере, которое мы можем наблюдать на космических снимках, остается неизменным уже 600 тысяч лет. К счастью, на Земле антициклоны не так устойчивы». 

Тот факт, что при потеплении горит больше леса, подтверждается отложениями древесного угля на начальном этапе голоцена более 10 тысяч лет назад: тогда холодный период сменился теплым и угля, возникающего именно при горении, стало больше. Чем теплее и суше становится на Земле, тем чаще на ней случаются пожары.

Пожары происходят из-за потепления — это логично. Но почему одновременно участились ливни и наводнения?

Коротко: повышение среднегодовой температуры приводит к неравномерному распределению осадков — долгие пожароопасные периоды сменяются интенсивными ливнями. Но это не спасает территории от иссушения; более того, такие дожди иногда сами способствуют пожарам.

«На одних территориях, например в России, происходит перегруппировка периодов жары и дождей. И засушливые стали длиннее, и дождливые. Да еще и дожди идут более интенсивные. В других районах, например в субтропических, осадков стало меньше, — пояснил старший научный сотрудник Института физики атмосферы РАН им. А. М. Обухова Александр Чернокульский. — Но даже там, где количество осадков в среднем увеличивается, это не спасает территории от иссушения. С ростом температуры уменьшается относительная влажность, поэтому атмосфера может насыщаться влагой очень длительное время, прежде чем вода начнет конденсироваться, образуя облака. В эти периоды вероятность пожаров повышается. Целые регионы на планете иссушаются. В Португалии, Средиземноморье, Австралии и Калифорнии, где усиливаются субтропические антициклоны, повторяемость и длительность засух стала так велика, что лесам там уже некомфортно». 

Сильнее и устойчивее всего, конечно, полыхают территории, где надолго установилась засуха. В Калифорнии, Бразилии, Австралии, Греции, Турции, Италии засухи стали беспрецедентными, и участившиеся пожары напрямую с ними связаны. Редкие проливные дожди совершенно не мешают пожарам, и даже наоборот, способствуют им. Во-первых, они не способны постоянно поддерживать необходимую влажность лесов, а во-вторых, скопления грозовых туч сами становятся источником молний, которые не всегда сопровождаются дождями. В перегретой атмосфере влага не формируется в крупные капли — для этого ей нужно охладиться — и не выпадает, тогда происходят так называемые сухие грозы.

В северных широтах стало теплее и дождливее, что лесам должно быть на пользу, но и здесь растет грозовая активность — ученые это видят по данным метеостанций и системам грозопеленгации. Число возгораний лесов от молний увеличилось.

Что опаснее: молнии или поведение людей, которые не тушат костры?

Коротко: из-за человека возникают пожары вблизи населенных пунктов. Но в по-настоящему больших лесных массивах самая частая причина — молнии.

Повышение температуры воздуха на отдельно взятой территории высушивает на ней подстилающий слой опавшей листвы, хвои, сухой травы и увеличивает риск возникновения пожаров. Но для возникновения пожара недостаточно сухой травы и древесины — кто-то или что-то должны ее поджечь.

Вблизи населенных пунктов пожары чаще возникают из-за человека. Например, в Европе менее 7% пожаров с установленными источниками возгорания в 2006–2010 годах были связаны с молниями, остальные — с деятельностью человека (это же справедливо и для густонаселенных регионов Канады). 

В больших лесных массивах, например в тайге, пожары чаще всего возникают по причине молний. В отличие от пожаров неподалеку от жилых зон, оперативное реагирование в таких зонах не осуществляется и потушить такой пожар невозможно. 

Площади таких пожаров несравнимо выше, чем вокруг городов. Но их интенсивность (степень выгорания) может различаться, а от нее напрямую зависят и объем выбросов, и скорость восстановления лесной экосистемы. 

Это только в кино лес сгорает дотла со всеми обитателями. В реальности при низовом пожаре скорость распространения огня составляет не более 2–3 км/ч, так что от него можно спастись не бегством, а быстрым шагом. Верховой пожар из-за ветра быстро распространяется в кронах деревьев, но долго не держится без сопровождения низового — горения травяного покрова, подроста и подлеска. 

Часть площади леса проходит низовой пожар, часть (около 8% в год) — верховой, который может сам затухать, если его не поддерживает фронт низового. В верховых пожарах первым сгорает сухостой, который при накоплении сам угрожает уничтожением лесов. Часть его запаса сгорает и при низовом пожаре, и вместе это предохраняет лес от будущих интенсивных пожаров и гибели.

«Природные пожары играют важную роль в динамике экосистем и в глобальных биогеохимических циклах, — поясняет ведущий сотрудник Института физики атмосферы РАН им. А. М. Обухова Алексей Елисеев. — Сгоревшие деревья освобождают место для молодых, которым было трудно выживать в густых зарослях и буреломе. Вместе с сухостоем сгорают и живые деревья, но если оценивать лесные массивы как инструмент поглощения углерода из атмосферы, то его больше потребляют именно активно растущие, а не взрослые деревья». 

Но как бы полезны ни были пожары для сохранения лесов, здоровью человека они наносят огромный ущерб. Задымление городов повышает смертность и заболеваемость населения, поэтому разговоры о катастрофических пожарах имеют под собой все основания. В 2010 году во время пожара торфяников в Подмосковье избыточная смертность в европейской части РФ составила более 55 тысяч человек, а в Подмосковье — 11 тысяч человек.

Пожар реализует одновременно и негативный, и позитивный сценарий, смотря с какой точки зрения на это смотреть.

Чем это все грозит?

Коротко: горением торфяников Западной Сибири, которые будут выбрасывать в атмосферу гигантское количество токсичных продуктов горения.

Большое количество выбросов, большие площади пожаров и их смещение в северные широты — это три новых тенденции в изменении климата, которые выделяют исследователи из Института леса Сибирского отделения РАН. Оседая на снегу в полярных районах и вечной мерзлоте, сажа изменяет коэффициент отражения солнечного излучения, поверхность греется сильнее — и мерзлота перестает быть вечной, она тает.

«После пожаров на лесных территориях в мерзлоте тепловые и водные режимы в почвах нарушаются, — поясняет Евгений Пономарев. — Сгорает лесная подстилка, которая служила теплоизолятором, и почва под ней начинает оттаивать на большую глубину. С одной стороны, это дает корням деревьев больше пространства для роста, с другой — при оттаивании мерзлоты, в зависимости от ландшафта и рельефа, можно прогнозировать переувлажнение и заболачивание отдельных территорий, смену лесных экосистем болотными. Некорректно рассматривать отдельные факторы глобального потепления как хорошие или плохие, когда речь идет о существующих лесных экосистемах, стабильность которых нарушается в связи с изменениями климата». 

Тем не менее профессор Сергей Кирпотин предупреждает о катастрофических последствиях изменения климата в связи с блокирующими антициклонами. Он напомнил сценарий 2010 года в Подмосковье, когда горели торфяники и их просто не могли потушить.

Дело в том, что торфяные пожары происходят не на поверхности. Для их обводнения прокапывают сеть каналов, но чаще всего они догорают до конца, выбрасывая в атмосферу гигантское количество токсичных продуктов горения. Повторяющиеся два года подряд блокировки антициклонов и установление долгой засухи над торфяниками Западной Сибири — это одна из самых страшных угроз, которые нужно принимать во внимание при обсуждении возможных экстремальных погодных явлений.

«Во всем мире прослеживается четкая тенденция увеличения среднегодовой температуры, что не выглядит слишком страшно, если не учитывать три возможных климатических сценария развития, — пояснил Евгений Пономарев. — При увеличении средней температуры на планете на 1–1,5 градуса человечество сможет адаптироваться к этим изменениям, на 2–4 градуса — необратимо изменятся климатические пояса, тепло- и влагообеспечение и весь ландшафт, а при увеличении на 5–6 градусов климатическая катастрофа будет сравнима с падением на Землю метеорита».

Пока, по оценкам международной группы экспертов по исследованию климата (МГЭИК), которая и составила эти сценарии, в настоящее время сохраняются шансы остаться в рамках первого из них.