Участившиеся лесные пожары в Арктике вызывают не только таяние многолетней мерзлоты, но и изменение всей основной структуры региона. 

Пожар на реке Анактувук в 2007 году уничтожил 100 000 гектаров аляскинской тундры за почти три месяца непрерывного горения. Этот пожар не только изменил растительность местности, но и растопил многолетнюю мерзлоту и привёл к образованию термокарста. Это драматический пример, но он может послужить ориентиром для грядущего изменения климата. 

Многолетняя мерзлота Арктики хранит 33% органического углерода Земли, хотя она покрывает лишь 20% поверхности планеты. Она также действует как структурная основа, физически и экологически, для всего панарктического региона. Таяние многолетней мерзлоты оказывает каскадное воздействие на гидрологические условия ландшафта и льда, а также вызывает изменения в растительности и высвобождение накопленного углерода. «В арктической экосистеме почти всё зависит от многолетней мерзлоты», — сказала Япинг Чен (Yaping Chen), научный сотрудник Института морских наук Колледжа Уильяма и Мэри в Вирджинии. 

Тем не менее, всё ещё остаются вопросы о том, как пожары (частота которых в Арктике растёт) и изменение климата могут увеличить размер термокарста — неровной поверхности, образовавшейся после таяния многолетней мерзлоты. Термокарст является результатом деградации многолетней мерзлоты и обеспечивает меньшее связывание углерода и меньшее количество нишевых экосистем, чем многолетняя мерзлота. 

У нас мало знаний о наличии многолетней мерзлоты, отметила Чен. Мы не знаем точно, где она и сколько её. «Из-за этих трудностей очень трудно предсказать, где может начаться термокарст и как он будет развиваться с течением времени», — сказала она.

Длинный хвост огня 

Чен и её коллеги проанализировали изображения с чрезвычайно высоким разрешением за семь десятилетий, чтобы лучше понять, как пожары и изменение климата стимулируют образование термокарста. Они сосредоточились на национальном заповеднике Ноатак на Аляске, потому что там тепло, становится теплее — уже на 2,1°C теплее, чем было в 1950 году, — и за исследуемый период здесь было больше всего пожаров. В целом исследователи обнаружили, что в период с 1950 по 2015 гг. частота образования термокарста увеличилась на 60% из-за сочетания лесных пожаров и изменения климата. Результаты были опубликованы в журнале One Earth. 

«Наш главный результат заключается в том, что, хотя огонь сжёг только около 3% арктического ландшафта, он ответственен за более чем 10% термокарстовых образований», — заявила Чен. «Однако изменение климата остаётся преобладающей региональной причиной формирования термокарста».

Исследователи также обнаружили, что пожары усиливают образование термокарста на срок до 80 лет после пожара, что, по словам Чен, намного дольше, чем считалось ранее. «Обычно люди не считали огонь важным фактором, потому что он не часто встречается в экосистемах тундры, но наше открытие подтвердило, что огонь на самом деле очень важен», — сказала она. В бореальных лесах такое формирование длится примерно два–три десятилетия. 

Как только термокарст высвободит накопленный углерод из почвы, она может никогда не восстановиться. И с прогнозируемым увеличением арктических пожаров эти последствия станут более серьёзными. Помимо выброса углерода в атмосферу, исчезновение многолетней мерзлоты также угрожает инфраструктуре и населённым пунктам, построенным на ней. 

Это исследование является «значительной частью работы», — сказал Антони Левкович (Antoni Lewkowicz), профессор географии, окружающей среды и геоинформатики в университете Оттавы, не участвовавший в исследовании. «Изменение климата действительно работает здесь», — сказал он. «Летние температуры воздуха являются движущей силой этого термокарстового изменения, и жаркое лето, которое случалось очень редко в прошлом, становится всё более и более распространённым явлением, и именно эти экстремальные жаркие лета действительно имеют значение». 

 Смена почвы

Нетронутая многолетняя мерзлота покрыта изолирующим слоем растительности и органических веществ, защищающих её от изменения климата. Но при пожаре эта защита сгорает, и многолетняя мерзлота подвергается воздействию высоких температур. Именно тогда она начинает разрушаться в термокарст. Пожары также оставляют на земле слой древесного угля, объяснила Чен, что изменяет альбедо поверхности и приводит к тому, что область поглощает больше энергии, чем окружающая несгоревшая область, а это означает, что она становится теплее. «Это ещё одна положительная обратная связь, вызывающая таяние многолетней мерзлоты», — подчеркнула Чен. 

Однако исследователи обнаружили, что повторное сжигание не приводит к увеличению термокарста. Это потому, что первый пожар меняет почву. Оттаивание многолетней мерзлоты, что неудивительно, делает грунт более влажным и, следовательно, его труднее сжечь. Но первый пожар также способствует росту более устойчивых к возгоранию видов, таких как растительность тундры, сказала Чен. Эти виды хранят меньше углерода, чем традиционные растения тундры, такие как мхи и кустарники. Со временем весь ландшафт может истощать и экспортировать углерод и пресную воду в Северный Ледовитый океан или близлежащие реки. По её словам, эта вода также может быть источником метана. «Когда ландшафт осушается, это фактически делает землю более сухой и оказывает положительное влияние на возникновение пожара в будущем», — сказала Чен. 

Исследователи, по словам Чен, хотят изучить более серьёзное влияние этого изменения многолетней мерзлоты на более широкую экосистему, включая то, сколько углерода было высвобождено и как изменились гидрологические режимы в разных районах. Они также планируют проверить свои выводы в других районах Арктики, включая Сибирь, где лесные пожары в 2021 году сожгли почти 20 миллионов гектаров. 

«В будущем мы определённо ожидаем увидеть более быстрое и масштабное таяние многолетней мерзлоты», — сказала Чен. «Поскольку создаются более серьёзные последствия для глобальной климатической экосистемы».

 

Ссылка: https://eos.org/articles/more-fires-more-problems