Данные НАСА показывают, как засуха меняет восстановление горельников на Западе

Пожар Томаса в Калифорнии в 2017 году (на фото) был включен в новый анализ более 1500 лесных пожаров, показывающий, как сочетание засухи и пожара влияет на земли запада США. Лесная служба Министерства сельского хозяйства США / Стюарт Пэлли

Новое исследование с использованием спутниковых данных НАСА показывает, как засуха влияет на восстановление западных экосистем после пожара, и этот результат может предоставить значимую информацию для усилий по сохранению природы.

На Западе наблюдается тенденция увеличения количества и интенсивности лесных пожаров. Пожары, исторически являющиеся естественной частью экологии региона, усугубляются изменением климата, в том числе более частыми и сильными засухами, а также прошлыми усилиями по тушению пожаров, которые могут привести к накоплению горючих материалов, таких как опавшие ветки и листья. Но количественно оценить, как пожар и засуха совместно влияют на экосистемы, оказалось сложно.

В новом исследовании ученые проанализировали более 1500 пожаров на Западе с 2014 по 2020 год, а также собрали данные об условиях засухи, начиная с 1984 года. Они обнаружили, что засухи ухудшают состояние лугов и кустарников, например, в Неваде и Юте и затрудняют их восстановление после пожаров – даже менее сильных. Леса, если они не сгорели слишком сильно, восстанавливаются лучше, чем луга и кустарники, потому что некоторые лесные корни могут достигать воды, находящейся глубже в земле. Команда сообщила о своих выводах в февральском выпуске журнала Nature Ecology & Environment за 2024 год.

«На многих лугах Запада случаются пожары небольшой силы», — сказал Шахрияр Ахмад, ведущий автор исследования и научный сотрудник Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «Это исследование показывает, что даже эти пожары могут вызвать медленное восстановление луговых и кустарников экосистем, если они сопровождаются предшествующей засухой».

Если у экосистем не будет достаточно времени, чтобы прийти в норму перед очередной засухой или пожаром, это может привести к необратимым изменениям в типах произрастающих растений, что , в свою очередь, может увеличить риск эрозии почвы и оползней, а также изменить привычный характер стока воды в ручьи и озера.

«Меры по устранению последствий пожара начинаются сразу после того как он локализован», — сказал Эверетт Хинкли, менеджер национальной программы дистанционного зондирования Лесной Службы США, которая не участвовала в новом исследовании. «Понимание того, как конкретная экосистема и тип растительного покрова будут реагировать после пожара, поможет понять, какие действия вам необходимо предпринять для восстановления ландшафта».

Без такого восстановления изменения в растительном покрове потенциально могут повлиять на сельское хозяйство, туризм и другие средства существования общества. Чтобы отследить восстановление различных экосистем, исследователи изучили изменения в эвапотранспирации (ET) — переносе воды в атмосферу посредством испарения из почвы и открытой воды и транспирации растений — до и после пожаров. Мониторинг эвапотранспирации помог команде определить, полностью ли восстановились после пожара различные экосистемы, такие как леса и луга, или восстановление было отложено или нарушено.

Данные об эвапотранспирации были получены из OpenET, инструмента, который рассчитывает суммарное испарение на западе Соединенных Штатов в масштабе четверти акра. Для этого применяются модели, использующие общедоступные данные программы Landsat, партнерства между НАСА и Геологической службой США, наряду с другими спутниками НАСА и NOAA.

«Это исследование подчеркивает доминирующую роль контроля засухи в изменении устойчивости растительности к пожарам на Западе», — сказала Эрин Уркхарт, менеджер программы по водным ресурсам в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне. «В условиях продолжающегося изменения климата крайне важно, чтобы землепользователи, политики и сообщества работали вместе, опираясь на такие исследования, чтобы адаптироваться к этим изменениям, снижая риски и обеспечивая устойчивое использование воды и других природных ресурсов».

Исследование показало, что леса, луга и кустарники с трудом восстанавливаются после все более распространенных на Западе засух, которые случаются одновременно с сильными пожарами. Это может привести к потенциально долгосрочным изменениям не только в растительных сообществах, но также в местной и региональной динамике воды.

Исследователи обнаружили, что сильные пожары повреждают растения до такой степени, что суммарное испарение значительно снижается в последующие годы. Таким образом, вместо того, чтобы испаряться в атмосферу, больше воды опускается в землю в качестве пополнения или становится стоком.

Используя данные об около 800 пожаров, произошедших с 2016 по 2018 год, исследователи подсчитали, что во всех экорегионах исследования в среднем около 528 миллиардов галлонов (два кубических километра) воды было перенаправлено в виде стока или пополнения подземных вод в течение первого года после пожара. Это эквивалентно годовой потребности Северной Дакоты в воде или четверти озера Шаста, крупнейшего искусственного озера Калифорнии.

Когда больше воды попадает в сток, это означает, что меньше ее может быть доступно для восстановления экосистем или сельского хозяйства. Поскольку климат Земли продолжает нагреваться, понимание этих изменений имеет решающее значение для разработки стратегий более эффективного управления водными ресурсами и обеспечения водной безопасности для будущих поколений.