Исследования показывают, что бореальные лесные пожары можно прогнозировать с помощью мониторинга теплых и сухих воздушных масс

Совпадение  высокого давления и потоков теплого  воздуха с юга – смертельная комбинация

На фото: Крупный план части пожара в Республике Саха (Россия) 18 августа 2020 г. Изображение в искусственных цветах было получено космическим кораблем Sentinel 2. (Кредит: данные Copernicus Sentinel, обработанные Томом Юльсманом с использованием браузера Sentinel Hub EO). Используется по лицензии Creative Commons. Flickr / Юлсман

По словам ученых, леса в Восточной Сибири и на Аляске наиболее подвержены масштабным пожаром тогда,  когда теплые и сухие воздушные массы из более низких широт проникают в регионы с более высоким атмосферным давлением. Это  дает метеорологам дополнительные индикаторы для прогнозирования бореальных пожаров.

Улучшенные прогнозы могут помочь уменьшить количество активных лесных пожаров и смягчить последствия изменения климата, которое привело к повышению температуры воздуха в высокоширотных регионах вдвое по сравнению с глобальным годовым темпом за последние 30 лет. Системы прогнозирования пожаров можно улучшить, добавив два индикатора: теплые, сухие воздушные массы и скорость ветра на более низких уровнях в атмосфере.

Таковы некоторые из выводов исследования, финансируемого Министерством сельского, лесного и рыбного хозяйства Японии  и выполняемого  Центром международных лесных исследований (CIFOR) в сотрудничестве с Хабаровским федеральным исследовательским центром Дальневосточного отделения Российской академии наук и  Центром Арктических исследований Университета Хоккайдо.

Огонь является естественным элементом бореальных лесов, расположенных в арктических регионах, и играет важную роль в восстановлении растительности и  экосистемы. Однако лесные пожары в Восточной Сибири и на Аляске в последние годы стали более частыми и интенсивными из-за изменения климата, высвобождая большое количество углерода и метана из слоев органического вещества под вечной мерзлотой.

Поскольку бореальные лесные деревья, такие как лиственница, сосна и ель, растут на богатой углеродом почве, похожей на торф, пожары становятся активными во время засух и волн тепла. По словам Хироши Хаясака, научного сотрудника Арктического исследовательского центра Университета Хоккайдо в Японии и ведущего автора исследования, увеличение числа пожаров с 1990-х годов на Аляске и в республике Саха на северо-востоке Сибири (Россия) предполагает, что они являются следствием изменения климата.

В документе основное внимание уделялось четырем регионам – Якутску, Красноярску и Хабаровску в Сибири, а также Фэрбенксу на Аляске – и было выбрано 13 периодов активных пожаров на основе количества горячих точек. Оценка бореальных лесных пожаров проводилась с использованием данных, собранных с помощью прибора для визуализации MODIS на спутниках НАСА Terra и Aqua с 2002 по 2017 год.

Ученые обнаружили, что очень активные пожары возникали, когда теплые и сухие воздушные массы с юга приближались, застаивались и проходили через каждый исследуемый регион. Движение этих масс в основном было связано с системами высокого давления в верхних слоях атмосферы – выше примерно 18 700 футов (5700 метров) – где формируются погодные условия, которые затем определяют теплые и сухие условия на земле.

«Бореальные леса чувствительны к воздействию этих теплых воздушных масс, которые перемещаются с юга на север из-за струйных ветров», – говорит Хаясака. «Этого не происходит в тропических регионах, где леса не подвержены такому же явлению».

Системы высокого давления в верхних слоях атмосферы благоприятны для возникновения пожаров. Они создают теплые и сухие условия у поверхности Земли в результате нисходящего потока плотного воздуха под действием сил тяжести.

Движение теплых и сухих воздушных масс можно легко отслеживать по дневному графику температуры, что позволяет прогнозировать активные пожары на несколько дней вперед на основе результатов исследования.

«Теплым и сухим воздушным массам требуется несколько дней, чтобы достичь высоких широт в арктических регионах». – говорит Хаясака. «В результате мы можем составить прогноз пожара на основе прогноза нормальной погоды, что позволит властям на местах принять соответствующие меры по предотвращению пожаров. Более точные прогнозы погоды с помощью суперкомпьютеров помогут предупреждать о пожаре ».

Сила ветра также была определяющим фактором в горячих точках. Ученые пишут, что во время периода сильных пожаров на юге Саха скорость ветра в нижних слоях атмосферы изменилась с 1 метра в секунду до 8 метров в секунду, а количество очагов возгорания увеличилось с 1000 до 9000.

Однако одних только теплых и сухих воздушных масс недостаточно, чтобы вызвать очаги пожара. Используя карты погоды для региона Саха в августе 2005 года, ученые определили, что система высокого давления также должна «застаиваться» или сохраняться в верхних слоях атмосферы, чтобы создать условия для очень активных пожаров.

Движение теплых воздушных масс на север из более низких широт в сторону южной части Саха усиливадо  тенденцию к возникновению пожаров, сопровождаемых сильным ветром.

Хотя эти воздушные массы происходят из более низких широт, они в основном связаны с переменчивыми  сильными западными ветрами. В Саха они были вызваны застойными системами низкого давления в Западной Сибири. Согласно исследованию, на Аляске западные потоки воздцуха переносимые ветром  зародились над Беринговым морем.

«Эти извилистые западные потоки способствуют образованию систем высокого давления и позволяют теплому сухому воздуху достигать арктических регионов», – говорит Хаясака. «Без этих сильных ветровых течений угроза лесных пожаров в северных регионах была бы не столь велика».

Два из четырех исследуемых регионов – Якутск и Фэрбенкс – были более подвержены пожарам, чем Красноярск и Хабаровск. Разница в активности пожаров предполагает, что в будущем, по мнению ученых, необходимо изучить пожарные режимы, в том числе ландшафты.