Глобальное потепление помешало лесам восстановиться после пожаров
Глобальное потепление значительно снизило скорость восстановления лесов после пожаров в начале XXI века по сравнению с концом XX века, в частности, число участков, где лес не смог восстановиться, выросло в полтора раза. К такому эффекту привело увеличение температуры и понижение влажности уже после окончания пожара, пишут ученые-экологи в Ecology Letters.
В результате глобального потепления на Земле в последние годы выросло среднее количество пожаров. Обычно после пожара наступает период пониженной температуры и повышенной влажности, что позволяет лесу достаточно быстро восстановиться. Однако из-за глобального потепления иногда даже после пожара температура не падает. При этом каким именно образом экосистема леса будет реагировать на пожар, и насколько быстро леса будут восстанавливаться после него в условиях повышающейся температуры, до настоящего момента понятно не было. Поскольку наиболее чувствительны к сухим условиям деревья на ранних стадиях роста (сеянцы и молодые побеги), то влияние глобального потепления на эти процессы может оказаться значительным.
Чтобы оценить этот эффект количественно, американские климатологи под руководством Камиллы Стивенс-Руманн (Camille Stevens-Rumann) из Университета Айдахо сравнили скорость восстановления лесов после пожаров в конце XX века и начале XXI века. Для этого они изучили восстановление леса в полутора тысячах различных точек в Скалистых горах после 52 пожаров, произошедших там с 1988 по 2011 год. Весь этот период ученые разделили на два интервала: до 2000 года и после него. Отдельно экологи изучали сухие хвойные леса (которые избавляются от иголок в сухие периоды) и влажные хвойные леса.
Всего авторы работы исследовали около 63 тысяч деревьев. Они оценили количество и плотность сеянцев и молодых побегов на каждом из исследованных участков, сравнили с плотностью леса до пожара и рассчитали чувствительность к климатическим изменениям, исходя из времени, прошедшего с момента пожара. Полученные данные авторы исследования связали с типом леса, широтой, высотой над уровнем моря и наклоном поверхности, а также сравнили с климатическими данными в период после пожара — среднегодовой температурой и влажностью.
Оказалось, что скорость восстановления лесного покрова в XXI веке (по сравнению с той, которая была в последние 15 лет XX века) значительно снизилась. Так, если для лесов, сгоревших в конце XX века в 68 процентах сухих лесов присутствуют сеянцы всех основных видов деревьев (в первую очередь, это скрученная широкохвойная сосна, ель Энгельмана и Дугласова пихта), то для лесов, сгоревших после 2000 года таких лесов только 53 процента. При этом количество участков, на которых леса так и не начали восстанавливаться после пожара, выросло с 19 процентов до 32.
Ученые связывают этот эффект с заметным понижением влажности в период с 2000 по 2015 год по сравнению с предыдущими 15 годами. Больше всего пострадали сухие леса, которые и так находились в условиях, близких к критическим, и многие из них после пожаров (около трети) так и не восстановились. Возможной причиной увеличения количества таких областей ученые называют повышение температуры и понижение влажности в этих областях сразу после пожаров (вместо обычных периодов более низкой температуры и высокой влажности).
Авторы отмечают, что влияние глобального потепления оказалось заметнее, чем они ожидали. Оно было ярко выражено даже для такого короткого временного интервала, который рассматривался в рамках данного исследования.
Для того, чтобы оценить возможные последствия глобального потепления на Земле в ближайшем будущем, ученые проводят компьютерные и лабораторные эксперименты по моделированию ситуации локального и глобального повышения температуры. Так, с помощью компьютерной модели климатологам удалось показать, что связанное с глобальным потеплением повышение уровня углекислого газа в атмосфере может довольно сильно изменить карту распределения силы и направления ветра на планете. А с помощью модельного эксперимента зоологи показали, что глобальное потепление может стать причиной изменения когнитивных способностей австралийских бородатых агам.
Александр Дубов
Это дает основание полагать, что нынешнее ослабление АМОЦ повлияет на весь глобальный климат
Во время последнего ледникового периода потепление на севере Атлантики и ослабление Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции (АМОЦ) приводили к изменению количества осадков в удаленных от этой области регионах: области южноазиатских муссонов и субтропиков северного полушария становились более влажными, а регион южноамериканских муссонов — более засушливым. Это удалось установить по изотопному анализу сталагмитов в пещерах на пяти континентах. Подобные события в прошлом могут указывать на то, что нынешние быстрое потепление климата и ослабление АМОЦ будут также иметь последствия для всей атмосферной циркуляции. Такие выводы содержит исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Во время последнего ледникового периода (120-15 тысяч лет назад) происходили быстрые изменения климата в тысячелетнем масштабе, которые получили название осцилляций Дансгора — Эшгера. Они состояли из относительно теплых и холодных фаз и стремительных (в течение десятилетий) переходов между ними. За ходом этих циклов климатологи наблюдают с помощью прокси-данных — ледяных кернов из Гренландии и Антарктиды, а также древних морских и озерных отложений. Наиболее заметно осцилляции Дансгора — Эшгера проявляются в Северной Атлантике, где во время таких событий сокращается площадь морского льда, быстро растет температура воздуха над Гренландией, а также происходит реорганизация Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции. Однако до сих пор глобальные сдвиги в циркуляциях атмосферы и океана во время таких циклов реконструировали лишь по спорадическим и локальным данным — например, сталагмитам в пещерах на севере Турции. Ученые под руководством Йенс Фольмейстера (Jens Fohlmeister) из Потсдамского института изучения климатических изменений исследовали пространственное распределение переходов между холодными (стадиальными) и теплыми (интерстадиальными) фазами осцилляций Дансгора—Эшгера и их влияние на атмосферную циркуляцию. Для этого они использовали данные изотопного анализа о соотношении стабильных изотопов кислорода 18O и 16O. Известно, что во время потепления в пресной воде растет содержание тяжелого изотопа 18O и падает содержание легкого изотопа 16O. Их соотношение описывается показателем δ18O, и в палеоклиматологии его конкретные значения приняты для разных температур. Авторы установили величины δ18O в 111 спелеотемах из 67 пещер, расположенных на всех континентах, кроме Антарктиды. Спелеотемы — это вторичные минеральные отложения, которые образуются в пещерах, например, сталагмиты. Также палеоклиматологи рассчитали средние значения температур и количества осадков за каждое столетие, используя модели из ансамбля CMIP5 с высоким разрешением. Авторы исследования обнаружили, что временной ряд δ18O отражает закономерности переходов от стадиальных фаз к интерстадиальным во всех 111 спелеотемах. Медианная амплитуда интерстадиального перехода δ18O в течение последнего ледникового периода в них составила от −3,1 до +2,4 промилле. Ученым удалось выявить влияние потепления на севере Атлантики и ослабление АМОЦ на климат в удаленных от этого региона широтах. Например, в регионе южноазиатских муссонов (территории нынешних Индии и Китая) и субтропиках северного полушария (Карибский бассейн) интерстадиальные периоды сопровождались выпадением бóльшего количества осадков, чем стадиальные, за счет сдвига субтропической зоны конвергенции на север. В области муссонов в Южной Америки тенденция была противоположной — теплые периоды были более засушливыми. Авторы отметили, что полученные результаты подтверждают влияние потепления в северной части Атлантики и ослабления АМОЦ на глобальный климат: эти события уже приводили к крупномасштабным изменениям количества и сезонности осадков в различных регионах планеты — то есть по сути изменению всей атмосферной циркуляции. Эта связь может служить архетипом для последствий быстрого изменения климата, которое происходит сейчас и также сопровождается таянием Гренландского ледового щита и ослаблением АМОЦ. Недавно ученые смоделировали, как будет меняться АМОЦ в XXI веке, впервые опираясь на данные о температуре морской поверхности в северной части Атлантического океана за последние 150 лет. Согласно их прогнозу, тренд на ослабление этой циркуляции приведет к тому, что АМОЦ с высокой вероятностью не сможет существовать в прежнем виде уже в период 2025-2095 годов.