Более сухое будущее создает условия для роста числа лесных пожаров

8 ноября 2018 года в округе Бьютт (Калифорния) стояла сухая погода. Шел шестой год засухи в штате, и семь месяцев в округе не было дождей, давших более 12 мм осадков. Сухое лето иссушило весеннюю растительность, а сильные северо-восточные ветры осени дули со скоростью до 56 км/ч, создавая условия повышенной пожарной опасности: любой пожар мог быстро выйти из-под контроля.

Перед рассветом сильный ветер превратил случайную искру с линии электропередачи в адское пламя. Пожар «Кэмп» стал самым разрушительным в истории Калифорнии, охватив около 620 км², уничтожив почти 14 000 зданий, нанеся ущерб на миллиарды долларов и унеся жизни 88 человек. В тот же день в округе Лос-Анджелес начался пожар «Вулси», выжегший 390 км² и ставший причиной гибели трех человек.

Глобальное изменение климата, как прогнозируется, изменит режимы осадков и испарения по всему миру, сделав одни регионы более влажными, а другие — более сухими. Районы, столкнувшиеся с усилением засух, также окажутся под угрозой более частых и масштабных пожаров.

Изменение климата: не только влажность

Прогнозируется, что потепление климата сделает глобальные режимы осадков более экстремальными: влажные районы станут влажнее, а засушливые — суше. Такие регионы, как юго-запад США, могут столкнуться как со снижением количества осадков, так и с усиленным испарением влаги из почвы из-за более интенсивной жары. В некоторых случаях засухи могут стать более сильными, чем любая засуха за последнее тысячелетие.

Бен Кук из Института космических исследований имени Годдарда (GISS) NASA исследует «мегазасухи» — засухи, длящиеся более трех десятилетий. Он и его команда изучили наборы данных о влажности почвы и индексы засух из 17 различных климатических моделей. Все они предсказывают, что если выбросы парниковых газов продолжат расти нынешними темпами, риск мегазасухи на юго-западе США к концу века может достичь 80%. Эти засухи, вероятно, будут даже более суровыми, чем наблюдавшиеся в последнее тысячелетие.

«Пожар зависит от двух вещей: наличия достаточного количества топлива и его высыхания, чтобы оно могло загореться. Таким образом, в краткосрочной перспективе больше засух, вероятно, означает больше пожаров, поскольку растительность высыхает, — сказал Кук. — Однако если эти засухи продолжаются долго, как мегазасуха, это может означать меньше пожаров, потому что растительность не будет восстанавливаться так интенсивно, и топливо может закончиться. Это определенно сложно».

Оставаться на шаг впереди огня

«Как только мы изменим климатологию и получим все более сухое топливо, мы должны ожидать более интенсивных пожаров и более высокой степени их воздействия», — сказал Адам Кочански, атмосферный ученый из Университета Юты. Сухие деревья и растения повышают вероятность того, что пламя достигнет полога леса, сделав пожар более разрушительным и трудным для контроля.

Кочански и Ян Мандель из Университета Колорадо в Денвере использовали данные NASA и другие источники для моделирования взаимодействия между лесными пожарами, влажностью почвы и местной погодой. Они разработали модуль SFIRE для широко используемой модели исследования и прогнозирования погоды (WRF). Погода влияет на пожары, но пожары также влияют на местную погоду, выделяя тепло, водяной пар и дым.

«Нередки случаи, когда люди, участвующие в тушении лесных пожаров, сообщают, что, хотя ветер не очень сильный, огонь распространяется очень быстро, — отметил Кочански. — Если ветра нет, но ваш пожар интенсивен и выделяет много тепла, у него есть потенциал создать собственные ветры. Даже если фоновые ветры слабы, этот пожар начнет двигаться так, как будто действительно ветрено».

История огня и снега

Последствия пожаров сохраняются долго после их тушения. Лесные пожары также могут влиять на будущий зимний снежный покров, сказала Келли Глисон, снежный гидролог из Портлендского государственного университета. Она и ее команда использовали 16 лет данных с прибора MODIS на спутниках NASA, чтобы изучить влияние пожаров на таяние снега в лесах на западе США. Они обнаружили, что сажа и мусор от пожара делают снег темнее и менее отражающим до 15 лет после пожара.

«Это как надеть черную футболку в солнечный день, — сказала Глисон. — Это заставляет снежный покров поглощать больше солнечной энергии. И энергии в любом случае больше, потому что лесной полог сгорел, и больше солнца проникает сквозь него».

Их исследование около 850 пожаров между 2000 и 2016 годами показало, что снег в сгоревших лесах таял в среднем на пять дней раньше, чем снег в несгоревших лесах. «Каждый год, когда мы наблюдаем более раннее таяние снега, существуют сильные связи с крупными, интенсивными, длительными пожарами следующим летом, — добавила она. — Это создает порочный круг».

Моделирование более безопасного будущего

Модель взаимодействия пожара и атмосферы Манделя и Кочански уже используется в оперативной работе в Израиле и Греции. Программное обеспечение бесплатно, что соответствует миссии NASA по открытому предоставлению данных.

Бранко Косович из Национального центра атмосферных исследований (NCAR) также использует систему WRF для своих исследований, применяя данные дистанционного зондирования NASA и машинное обучение для ежедневной оценки влажности топлива на территории континентальной части США. «Измерение влажности живого топлива [в настоящее время] должно выполняться вручную... Это очень трудоемко», — отметил он.

Ученые NASA постоянно следят как за пресной водой, так и за пожарами из космоса, с воздуха и с земли, собирая краткосрочные и долгосрочные данные в условиях меняющегося климата. Моделирование играет ключевую роль в подготовке к изменяющимся сезонам засух и пожаров по всему миру.