Новое исследование показывает, что после того, как лесной пожар выжигает часть богатой органическими веществами почвы, которая обычно изолирует вечную мерзлоту, летнее тепло проникает глубже в мерзлые почвы, позволяя грунтовым водам течь в меньшей степени и потенциально способствуя большему выбросу парниковых газов.Ведущий автор исследования, экогидролог Сэмюэл Зиппер из Университета Макгилла и Университета Виктории (Канада), поделится своими выводами 22 октября на Ежегодном собрании Геологического общества Америки в Сиэтле, штат Вашингтон.
Обычно, говорит Зиппер, исследователи склонны оценивать таяние вечной мерзлоты, измеряя по вертикали глубину талой почвы в отдельных местах, предлагая одномерную перспективу последствий пожара для арктического ландшафта.Вместо этого он подозревал, что грунтовые воды могут играть непризнанную роль в этом процессе, поскольку они оттаивают вечную мерзлоту в других областях после протекания через некогда замерзшие почвы. Как только лесной пожар прожигает богатую органическими веществами почву, которая обычно изолирует вечную мерзлоту, летние температуры могут проникать глубже в мерзлую землю, что способствует еще большему таянию.
«Что меня интересует, — говорит Зиппер, — так это то, если вы сжигаете одно место, как другие части ландшафта реагируют на этот пожар? Может ли поток грунтовых вод передавать последствия горения с одного места на другое, перемещая воду и тепло через под землей? "Чтобы изучить этот вопрос, Зиппер и его коллеги провели более 20 000 симуляций крупнейшего пожара в тундре в истории человечества: пожара на реке Анактувук на Аляске, который охватил более 400 квадратных миль.
Они провели моделирование как с потоком грунтовых вод, так и без него, чтобы выявить его вклад в таяние вечной мерзлоты после пожаров. Циппер подозревал, что после того, как летние температуры проникают в вечную мерзлоту, грунтовые воды будут течь быстрее, доставляя большее количество воды в близлежащие ручьи.
Они обнаружили, что лесные пожары действительно приводят к более глубокому таянию вечной мерзлоты, которое усиливается за счет потока грунтовых вод. Но, что удивительно, после пожара испарилось больше воды, поэтому общий поток грунтовых вод, достигших ручья, был меньше.«Несмотря на то, что вода могла течь быстрее, — говорит Зиппер, — на самом деле из-за этого изменения в испарении воды в недра подавалось меньше воды.
Мы обнаружили такую ??интересную динамику, когда для воды было больше места. , но меньше воды для потока ".Кроме того, результаты показывают, что лесные пожары могут вызвать цикл положительной обратной связи по таянию вечной мерзлоты.
Когда вечная мерзлота тает просто из-за солнечного тепла, грунтовые воды перетекают из талой почвы в еще большее количество вечной мерзлоты, таяя ее, что высвобождает больше грунтовых вод для оттаивания большего количества вечной мерзлоты. Вжик подозревает, что огонь может преждевременно привести эту петлю в движение и усилить ее действие.Для уточнения результатов исследования Зиппер планирует работать с данными с большего количества полевых участков на Аляске, которые помогут ему определить распространенность этого явления. «Мы хотим знать, насколько реален и распространен этот процесс?»
Вечная мерзлота содержит много органических соединений, оставшихся от давно умерших, но не разложившихся замороженных растений. Таяние вечной мерзлоты выделяет парниковые газы из этих соединений в атмосферу, что еще больше усиливает потепление.
По словам Зиппера, Арктика является одним из наиболее быстро прогревающихся регионов на Земле, и более жаркое лето, как правило, приносит с собой более подверженную пожарам растительность.По словам Зиппера, для того, чтобы правильно управлять этими ландшафтами и защищать их, важно сформировать полную картину их реакции на пожар, и важно учитывать грунтовые воды в этой картине.
«Наши результаты показывают, что вы не можете понять, как вечная мерзлота будет реагировать на возмущения, такие как пожар, без понимания того, что происходит в системе грунтовых вод», — говорит Зиппер. «Подземные воды — это компонент водного цикла Арктики, который недооценивается только из-за отсутствия данных. Это своего рода следующий рубеж для понимания того, что произойдет в будущем Арктики».