Тепловые аномалии выявили в почве на севере Сибири после природных пожаров

Ежегодно в России огромные территории охвачены пожарами, большая часть их приходится на северные территории с мерзлотными экосистемами. Эти пожары уничтожают не только деревья, но и почвенный покров из мха и лишайника. Скорость восстановления лишайников — десятки лет. Оставшись без своеобразного «одеяла», земля сильнее прогревается летом и высвобождает холод из оттаивающих мерзлотных слоев. На таких территориях образуются «тепловые аномалии», влияющие на состояние почвы очень долго, сообщили в Красноярском научном центре СО РАН.

Ученые Красноярского научного центра СО РАН вместе с коллегами из Сибирского федерального университета и Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН проанализировали последствия деградации верхнего слоя почвы из-за пожаров в Эвенкии.

Анализ данных спутникового мониторинга показал, что за последние 20 лет лесные пожары повредили более 20% покрытой лесом площади этой местности — около 12 млн гектар лиственничных лесов. Среднее количество возгораний за последние 10 лет увеличилось в 6 раз: с 44 очагов в год до 299, а площадь возросла в 10 раз.

После каждого пожара на участке остаются значительные повреждения не только деревьев, но и почвы. Исследователи обнаружили, что тепловые аномалии на мерзлотных гарях наблюдаются спустя 15 лет после пройденного пожара. При этом изменяется тепловой режим сгоревших территорий, что влияет на состояние верхних горизонтов почвы и увеличивает глубину протаивания в летний период.

«Когда со спутника контролируют выгоревшие участки, то используют, как правило, вегетационные индексы. По этим показателям уже через пять лет участок не отличается от фонового, того, где пожара не было. Значит есть соблазн сказать, что по прошествии столь короткого времени после пожара в Эвенкии или Якутии территория восстановилась. Мы посмотрели на то, как изменяется температура почвы. Оказалось, что тепловые аномалии фиксируются спутниковым оборудованием намного дольше, чем вегетационные. Теперь мы можем моделировать, как аномальные поверхности влияют на нижележащие горизонты почвы и мерзлотный слой», — пояснил старший научный сотрудник Института леса им. В. Н. Сукачева СО РАН Евгений Пономарев.

Исследователи разработали математическую модель для оценки влияния тепловых аномалий поверхности на более глубокие слои мерзлоты. Моделирование показало, что глубина сезонного талого слоя на послепожарных территориях увеличивается на 30−50% по сравнению со статистической нормой. Почва при этом оттаивает на полметра глубже, чем до пожара. С одной стороны, такое протаивание почвы может способствовать росту уцелевших деревьев, у них увеличивается прирост, потому что корневая система может более глубоко проникать в подтаявшие слои. Но, с другой стороны, это ставит под угрозу стабильность мерзлотных экосистем. Нарушаются тепловой баланс, уровень сезонного протаивания мерзлоты, питание рек за счет стока дождевой и талой воды. Возможен даже переход лесных экосистем в заболоченные.

Ученые отмечают, что в связи с прогнозируемым изменением климата, ужесточением пожарного режима и повышением его активности в северных лесах, термические аномалии после пожаров, вероятно, будут оказывать все большее влияние на экосистемы региона.

На восстановление северного древостоя уходит около 50 лет. Пока не до конца понятно, как будет вести себя лес, выросший вновь на аномальном участке мерзлоты.