Специалисты Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН совместно с партнерами из Института химии общества Макса Планка (Германия) провели оценку объемов выбросов парниковых газов от лесных пожаров в Сибири. Данные исследователей показывают: в период интенсивного горения концентрация угарного газа в воздухе возрастает почти в 30 раз по сравнению с фоновым уровнем, метана в два раза, углекислого газа на 8%. Результаты исследования опубликованы в журнале "Метеорология и гидрология".
Сибирская тайга: гигантская экосистема и ее роль в балансе газов
Таежные леса Сибири представляют собой одну из крупнейших биологических систем планеты. Точная оценка их вклада в поддержание баланса парниковых газов в атмосфере остается сложной задачей. Лес активно поглощает углекислый газ, снижая его содержание в воздухе. Однако масштабные повреждения растительности, такие как пожары, приводят к значительным выбросам парниковых газов, объемы которых трудно определить.
Комплексный подход: спутники, ZOTTO и наземные измерения
Для оценки влияния таежных пожаров на выбросы парниковых газов красноярские ученые успешно объединили данные дистанционного зондирования Земли, информацию о составе дымовых шлейфов с обсерватории ZOTTO и результаты наземных точечных замеров. Фокусом исследования стал экстремальный по пожарной активности 2012 год. Тогда из-за аномальной жары, отсутствия осадков и частых сухих гроз площадь отдельных очагов горения превышала десятки тысяч гектаров, а общая площадь пожаров в Сибири составила более миллиона гектаров.
Цели исследования и роль Алексея Панова
Как пояснил старший научный сотрудник Института леса им. В.Н. Сукачева ФИЦ КНЦ СО РАН, кандидат биологических наук Алексей Панов, перед командой стояли важные задачи. Необходимо было не только определить объемы выделяемых при пожаре парниковых газов, но и оценить степень повреждения леса, а также связать эти показатели с помощью спутникового мониторинга. Это ключевой шаг для создания алгоритмов прогнозирования ущерба от пожаров и потоков газов в атмосферу исключительно по космическим снимкам.
Ключевые открытия: динамика газов и коэффициенты выбросов
Исследователи установили, что наиболее резкие изменения в атмосфере касались концентрации угарного газа. В фазу тления леса количество CO возрастало почти в 30 раз. Содержание метана в воздухе увеличивалось в два раза. Прирост концентрации углекислого газа, основного парникового газа, составлял около 8%. Ученые вывели коэффициенты выбросов для дымовых шлейфов таежных пожаров: при сгорании одного килограмма сухого вещества в атмосферу попадает более 1.5 кг углекислого газа, свыше 100 г угарного газа и 4 г метана.
Обсерватория ZOTTO: сердце исследований в тайге
Данные об изменении концентрации парниковых газов были получены на международной обсерватории ZOTTO. Эта уникальная станция, построенная в сердце сибирской тайги в 2006 году, предназначена для наблюдения за составом и динамикой парниковых газов. Ее основа 300-метровая металлическая мачта. На разных высотах установлены воздухозаборники и метеорологические приборы, а в лабораторном бункере у основания размещено высокоточное оборудование для непрерывного мониторинга состава атмосферы.
Зависимость выбросов от типа леса и спутниковые данные
Интересно, что объем выбросов парниковых газов напрямую зависел от степени повреждения леса, которая, в свою очередь, определялась типом растительности. Наименее пострадавшими оказались смешанные леса с преобладанием лиственных пород. Максимальный урон пожар нанес темнохвойной тайге, где запасы горючих материалов наиболее велики; часть этих лесов была охвачена верховыми пожарами.
Связь теплового излучения и выбросов: новая методика прогнозирования
Ученые также обнаружили четкую взаимосвязь между объемом выделившихся газов и мощностью теплоизлучения при пожаре, фиксируемого спутниками. Комплексный подход позволил объединить факты: степень повреждения леса зависит от его типа и запаса горючих материалов; чем сильнее повреждение, тем больше тепла и парниковых газов выделяется. Таким образом, измеряя мощность теплоизлучения по спутниковым данным, можно оценить не только масштабы сгоревшей биомассы и повреждений, но и поток парниковых газов в атмосферу.
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда, Правительства Красноярского края и Красноярского краевого фонда науки.
Изображение: Фотобанк Freepik
Источник: scientificrussia.ru
