Сибирские реки открывают летопись лесных пожаров

Вода и пламень: ученые нашли способ определить возраст лесных пожаров по химии рек — это вносит важные дополнения в мониторинг климата и экосистем.

Дмитрий Павлов

Автор Hi-Tech Mail

Пожар в мелколесье поймы Оби в Быстроистокском районе Алтайского края 16 апреля 2022 г. Температура воздуха +22°С, снег сошёл более 10 дней назад, осадки не выпадали 2 неделиИсточник: Wikimedia

Международная группа исследователей, включавшая сотрудников ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», ФИЦ комплексного изучения Арктики имени Лаверова УрО РАН при участии коллег из Франции, Канады и США, выяснила, что химический состав воды в реках Центральной Сибири может служить своеобразным «архивом» лесных пожаров последних лет и даже десятилетий. Анализ растворенных веществ позволяет оценить, когда происходили возгорания, а также понять, как они влияют на таяние вечной мерзлоты и углеродный цикл региона. Результаты работы опубликованы в журнале CATENA.

Реки как летописцы пожаров

Исследователи изучили концентрации анионов в речной воде. Оказалось, что после лесных пожаров в бассейнах рек меняется химический состав стока: в воду попадают продукты горения и разложения почвенного органического субстрата. Эти изменения сохраняются годами, что позволяет определить давность пожара и глубину протаивания мерзлоты.

Образцы речной воды, собранные для анализа в местах пожаров и ниже по течению рек Сибири.Источник: наука в Сибири

Пожары нарушают почвенный покров и ускоряют деградацию мерзлоты. В результате в реки поступают дополнительные минеральные и органические соединения, формируя устойчивый химический «след», который можно использовать для ретроспективного анализа природных катастроф.

Природные пожары и климат

Лесные пожары в Сибири становятся все более масштабными: ежегодно возникает от нескольких тысяч до десятков тысяч возгораний, а площадь выгоревших территорий может достигать миллионов гектаров. Такие события сопровождаются выбросом огромных объемов углерода и изменением гидрологического режима рек.

Дополнительный фактор — вечная мерзлота. Когда она начинает оттаивать после пожаров, в водные системы поступает древнее органическое вещество, накопленное за тысячелетия. Это может усиливать выбросы парниковых газов и менять химический баланс рек, влияя на экосистемы Арктики и субарктических территорий.

География исследуемой территории (маленький синий квадрат в центре карты) в пределах Центрально-Сибирского плоскогорья (а). Классы растительного покрова, а также периметр лесного пожара 2013 года (b); изображение зоны пожара 2013 года со спутника Landsat-8 OLI (c), показывающие места отбора проб (оранжевые круги – участки нетронутых лиственничных лесов, LC; синие круги – участки нетронутых березовых лесов, BC; красные треугольники – участки сгоревших лиственничных лесов, LB; красные квадраты – участки сгоревших березовых лесов, BB). Классы растительного покрова: 1 - Лиственничные древостои, багульник–мхи (10,6%); 2 – Лиственничные древостои, кустарники–лишайники–мхи (25,9%); 3 – Березовые древостои, черника–осока–мхи (9,9%); 4 – Лиственничные древостои, кустарники–багульник–лишайники (8,9%); 5 – Лиственничные редколесья, мхи-кустарники–лишайники (19,7%); 6 – Лиственничные древостои, карликовый кустарник–мох (16,7%); 7 – Березовые древостои, осока–мох (1,7%); 8 – Открытые поверхности/скалы (2,9%); 9 – Сгоревшая территория 2009 года (2%); 10 – Прочие (1,6%). Цифрами 11 и 12 обозначены ручьи на участках, выгоревших в 2013 году. Источник: CATENA

Связь между пожарами и гидрологией фиксировалась и ранее: после крупных возгораний в бассейнах сибирских рек наблюдались заметные изменения стока и сезонных уровней воды, особенно в последующий год после пожара.

Еще один неожиданный факт: крупные лесные пожары способны влиять не только на местные экосистемы, но и на атмосферу. Мощное буйство стихии могут выбрасывать дым на высоту десятков километров и менять радиационный баланс планеты, подобно вулканическим извержениям.

Новый подход, основанный на химическом анализе речной воды, позволит ученым отслеживать историю пожаров даже в труднодоступных безлюдных районах Сибири, где спутниковые наблюдения ограничены или недостаточно информативны, а наземные измерения попросту не проводятся.

Графический экстракт в научном журналеИсточник: CATENA

О летописи пожаров в Австралии за последний миллион лет мы рассказали здесь.