Ураганы повреждают леса: ученые изучают влияние на углеродный цикл

Ураганы являются значительным источником выбросов углерода, разрушая лесные экосистемы. Например, исследования под руководством Джеффри Чемберса из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли показали, что ураган «Катрина» повредил или уничтожил около 320 миллионов деревьев. Эта потеря растительности была эквивалентна 10-процентному увеличению годовых выбросов от сжигания ископаемого топлива в США.

Такие экстремальные события могут менять структуру лесов и их функции, включая накопление биомассы и видовой состав. Количественная оценка этих нарушений необходима для расчета потерь биомассы, разработки региональных углеродных бюджетов и принятия управленческих решений. Команда ученых, в которую также входят исследователи из Лос-Аламосской национальной лаборатории, Университета Мэриленда и Университета Тьюлейн, разрабатывает модели для оценки влияния гибели деревьев на углеродный цикл, чтобы включить их в улучшенные модели климатической системы Земли.

«Когда нарушение лесов увеличивает количество разлагающейся мертвой растительности, экосистема может превратиться из поглотителя углерода в его источник», — объясняет Чемберс. Повышенная гибель деревьев ослабляет наземный сток углерода, что способствует потеплению климата. В свою очередь, потепление увеличивает вероятность экстремальных событий, вызывающих гибель растительности, создавая петлю положительной обратной связи.

Для количественной оценки разрушений ученые используют комбинацию полевых измерений, анализа спутниковых снимков Landsat и MODIS, а также данных Лесной службы США. Созданные эмпирические модели связывают изменения в спектрах отражения поверхности с уровнем гибели деревьев, позволяя картировать эти процессы в региональном масштабе.

Применение этой методологии к ураганам «Катрина», «Рита» (2005) и «Густав» (2008) показало, что для восстановления углеродного баланса лесов на побережье Мексиканского залива потребуется 75–100 лет. Кроме того, леса в регионе подверглись сильному вторжению китайского сального дерева. Исследование одного штормового шквала в Амазонии в 2005 году выявило гибель примерно 540 миллионов деревьев, что составило почти 25% от среднегодового накопления биомассы в этих лесах.

Историческое исследование ураганов в США с 1851 по 2000 год показало, что в среднем ежегодно повреждалось 97 миллионов деревьев, что приводило к выбросу около 25 Тераграмм углерода в год. Наибольшие последствия наблюдались на побережье Мексиканского залива и в восточной части Северной Каролины. Эти данные станут важным базовым уровнем для оценки будущего влияния изменений в частоте и интенсивности ураганов на гибель деревьев и углеродный баланс лесов.