Почему учащающиеся лесные пожары и экстремальные дожди являются особенно опасной комбинацией

Смертоносные наводнения, произошедшие в этом месяце в Нью-Мексико, подчеркнули риски, связанные с сильными дождями на ранее выгоревших территориях. Хотя наводнения в Руидосо являются самым последним примером, столкновение климатических опасностей угрожает сообществам, экосистемам и услугам, которые предоставляют эти природные системы.

Лесные пожары могут коренным образом изменить характер движения воды по ландшафту, что приводит к изменениям как в доступности, так и в качестве воды. В таких районах, как запад США, эти изменения могут иметь серьезные последствия для сообществ, которые зависят от этих ресурсов, иногда в течение многих лет после лесного пожара. Последствия особенно драматичны в районах, пострадавших от крупных и сильных лесных пожаров — явлений, которые становятся все более частыми из-за ненадлежащего лесопользования и изменения климата.

В этом блоге я рассмотрю, почему взаимодействие между сильными дождями и следами пожаров может быть настолько разрушительным, как лесные пожары изменяют доступность и качество воды, а также рассмотрю, что делают сообщества и правительства для проактивного устранения и смягчения этого риска.

Изменение климата и лесные пожары

Хотя пожары были частью многих экосистем на протяжении тысячелетий, изменение климата коренным образом меняет отношения между лесными пожарами, сообществами и экосистемами. В лесах западной части Северной Америки изменение климата почти вдвое увеличило площадь пожаров в период с 1984 по 2015 год за счет увеличения засушливости растительности (или, говоря языком специалистов, сухости топлива). Наши собственные исследования показали, что почти 40 % общей площади, выжженной в период с 1984 по 2020 год, можно отнести на счет выбросов, связанных с крупнейшими производителями ископаемого топлива и цемента.

Лесные пожары, которые бушуют сейчас, не такие, как 30 лет назад. Они возникают на большей высоте, длятся дольше, распространяются быстрее и происходят в более экстремальных погодных условиях. Они также продолжаются дольше ночью и усиливаются раньше утром, что отчасти связано с увеличением дефицита давления пара, которое, в свою очередь, объясняется изменением климата.

Пожары также носят более интенсивный характер, что может усугубить последствия, связанные с водой после пожара, особенно в экосистемах, приспособленных к более частым и менее интенсивным пожарам, как это имеет место во многих лесах на западе Северной Америки.

Сильные дожди на местах пожаров могут привести к внезапным наводнениям, оползням и селевым потокам.

Перед тем как ландшафт загорается, дождь падает на лесной полог и другую растительность, а затем просачивается через почву, стабилизированную корневой системой. Здоровые почвы действуют как естественный фильтр для воды, прежде чем она попадает в ручьи или реки или попадает в подземные водоносные горизонты.

Иллюстрации, показывают упрощенные примеры динамики воды до и после пожара. Источник: отчет UCS «Огонь и вода в западных штатах США в 2022 году».

Однако в выжженном ландшафте лесные пожары нарушают этот цикл, особенно в случае сильных пожаров. Почва может стать гидрофобной (то есть боящейся воды) или более водоотталкивающей, что означает, что дождь не впитывается в почву так же, как раньше. Это приводит к увеличению стока (и, как мы видели в Руидосо, к опасным объемам стока) и часто может привести к попаданию большого количества дестабилизированной почвы в ручьи или реки. В экстремальных ситуациях селевые потоки и оползни могут повредить или разрушить дома и имущество. Одним из таких примеров является Монтесито, Калифорния, в 2018 году, когда сильные дожди на месте пожара 2017 года, вызванного пожаром Томаса, привели к многочисленным селевым потокам, которые засыпали дома и смыли дороги.

Лесные пожары могут изменить доступность и качество воды

Из-за своего воздействия на экосистемы, водосборные бассейны и застроенную среду, лесные пожары могут нарушить как доступность, так и качество водных ресурсов на несколько лет после пожара. Это касается как поверхностных, так и подземных вод, что особенно важно в таких местах, как Калифорния, где примерно 60 % воды поступает из поверхностных источников, а 40 % — из подземных. В засушливые годы эти цифры меняются местами, и подземные воды составляют до 60 % запасов и являются основным источником питьевой воды для большинства жителей Калифорнии.

С точки зрения доступности, лесные пожары могут увеличить сток рек за счет увеличения стока воды из-за водоотталкивающих почв и уменьшения поглощения воды растительностью. Недавние исследования показали, что в течение шести лет сток рек увеличился на 30 % в районах на западе США, где сгорело более 20 % водосборного бассейна. Без здоровых почв, фильтрующих воду, или растительности, поглощающей питательные вещества, этот повышенный сток может также содержать и переносить более высокие концентрации азота и фосфора, в некоторых случаях превышающие нормы для питьевой воды. Последствия лесных пожаров для подземных вод более сложны, что отражает ограниченное количество исследований, посвященных этой взаимосвязи.

Лесные пожары все чаще происходят в густонаселенных городских районах, что означает, что помимо растительности и почвы горят автомобили и дома. С точки зрения водоснабжения это означает, что в источники питьевой воды могут попадать различные химические вещества и загрязнители, от тяжелых металлов и летучих органических соединений до мышьяка. Многие из этих веществ попадают в водные источники с пеплом или распространяются по территории населенных пунктов, как это было после пожара в Итоне в начале этого года. Кроме того, другие крупные пожары, такие как пожар в Кэмп-Парадайз, Калифорния, были настолько сильными, что расплавили подземные трубы водоснабжения, что привело к широкомасштабному загрязнению. Возникли обоснованные опасения по поводу краткосрочных и долгосрочных нарушений водоснабжения и загрязнения водопроводной воды после пожаров.

Адаптация к изменению климата и смягчение его последствий могут помочь

По прогнозам, с изменением климата частота лесных пожаров и экстремальных осадков будет увеличиваться, что подчеркивает необходимость решения как проблемы изменения климата, так и рисков, которые лесные пожары представляют для населенных пунктов и общих водных ресурсов.

Меры, снижающие вероятность возникновения кронового пожара — пожара, который переходит в кроны деревьев и часто горит с большой интенсивностью, — могут помочь защитить водные ресурсы. Такие меры, как контролируемые пожары, позволяют достичь этой цели, сохраняя здоровье почвы и растительность с неповрежденными корнями, которые способствуют фильтрации и поглощению воды. Эти меры имитируют умышленные пожары, которые коренные общины использовали для управления земельными ресурсами, а также малоинтенсивные, но частые лесные пожары, которые регулярно выжигали и повторно выжигали леса в западной части Северной Америки.

Города и округа также могут принять политику и предпринять активные шаги по снижению риска. Например, водоочистные станции могут установить барьеры для осадка, чтобы предотвратить проблемы в водохранилищах и системах водоснабжения. Аналогичным образом, там, где это возможно, сообщества могут получать воду из нескольких различных источников, тем самым ограничивая свою зависимость от одного водосборного бассейна.

Самое главное, мы должны сократить нашу зависимость от ископаемого топлива, главного фактора изменения климата, и ограничить выбросы парниковых газов. Без решения проблемы изменения климата мы не сможем полностью решить проблемы лесных пожаров и водоснабжения, с которыми сталкивается запад США.