Результаты исследования многолетней пирогенной динамики лесов Амурской области представили сотрудники «ЭкоЛаб» ИГиП ДВО РАН
Бореальные леса – это один из самых пожароопасных и одновременно самых уязвимых к климатическим изменениям экорегионов планеты. При этом юг Дальнего Востока России в плане подробного изучения пожарных режимов оказался несколько обделен исследованиями. А между тем, здесь уникальная мозаика: лиственничные и сосновые леса, соседство с лесостепью на юге, совершенно разная интенсивность хозяйственной деятельности и освоенности территории в целом. Всё это формирует сложное сочетание пожарных режимов, которые различаются и по частоте, и по интенсивности, и по сезонности – на юге региона преобладают низкоинтенсивные весенние пожары, а на севере – высокоинтенсивные летние пожары.
Используемые данные
Для анализа мы использовали два основных источника.
Пожары: глобальный продукт MCD64A1 версии 6.1 (MODIS Burned Area) — месячные карты горельников 500 м с 2001 по 2024 гг. Исключали нелесные земли с помощью маски Global Forest Change (Hansen et al.).
Климат: реанализ ERA5-Land (ежемесячные данные с 1950 г., то есть 75-летний временной ряд). Эти данные были сверены по реальным метеостанциям – по температуре была получена почти идеальная точность, по осадкам тоже очень неплохая сходимость – направление трендов совпадает. Данные по осадкам были нормализованы через Standardized Precipitation Index (SPI) разных масштабов (1, 3, 6, 12 месяцев), это делалось для облегчения работы, поскольку этот индекс мы можем интерпретировать как качественный показатель и использовать для оценки засушливости территории. Чем ниже значения индекса, тем сильнее дефицит осадков и наоборот.
Изменение климата в регионе
Температура
Среднегодовая температура за 1950–2024 гг. растёт со скоростью +0.36 °C за десятилетие, а в XXI веке потепление ускорилось. Также мы проанализировали сезонные многолетние тренды температур с помощью квантильной регрессии, чтобы узнать, какие температур быстрее и сильнее растут – наиболее низкие, средние или наиболее высокие и экстремальные значения. Весной быстрее всего растут средние температуры, а зимой осенью и летом наиболее быстро теплеют именно верхние квантили (0.75 и 0.9). Это значит, что самые жаркие периоды становятся ещё жарче, а частота экстремально тёплых сезонов растёт.
Осадки и засушливость
Осадки достаточно сложны для выявления каких-либо трендов в связи с их сильной изменчивостью. Поэтому для выявления каких-либо тенденций была проанализирована динамика скользящего среднего. И по 10-летнему скользящему среднему SPI-3 и SPI-12 за 1950–2024 гг. выявлены значимые тренды на усиление засушливости весной, летом и осенью, и при этом при этом увеличение увлажнённости зимой.
Поскольку пожары в первую очередь продукт таких экстремальных явлений как засухи, мы разделили период наш 75-летний на равные периоды и подсчитали число засух в этих периодах. Число засушливых лет (то есть, когда в целом годовой индекс SPI имел значения ниже –1) в период 2010–2024 гг. в 2–2.5 раза превысило все предыдущие 15-летние интервалы. Тоже самое с летними засухами, при этом весной и осенью нами увеличения частоты засух не выявлено.
Динамика осадков в 21 веке
Здесь также сравнивались два равных временных периода с 2001 по 2012 и с 2013 по 2024гг.
Прежде всего стоит отметить, что по всему региону значимо выросла дисперсия и годовых и сезонных значений SPI (F-тест, p = 0.03), усиление вариабельности значений сигнализирует о том, что климат стал неустойчивее.
Север: медианные значения годового SPI-12 сместились в более засушливую область (с –0.11 до –0.37), и сильно увеличилась вариабельность значений весеннего и летнего SPI-3 → это говорит о большей вероятности экстремальных явлений. В том числе засух.
При этом на юге, наоборот, медиана стала менее засушливой (с –0.41 до –0.08), и еще отметим, что осень стала стабильнее и влажнее.
Итого: север региона со второго десятилетия XXI века стал значительно более уязвим к летним засухам, юг – частично «выиграл» за счёт более влажной осени и зимы.
Основные климатические драйверы пожарной опасности в регионе
Интуитивно понятно, что дефицит осадков будет основным фактором, способствующим распространению пожаров на большие территории. Однако необходимо понимать, для того чтобы пожары возникли дефицит осадков должен дойти до какого-то определенного уровня (накопительный эффект), насколько сильной-долгой должна быль засуха? Кроме того, пожароопасный эффект от дефицита влаги зачастую наступает не сразу, это так называемые зависимости с лагом (запаздывающий эффект), и какой это лаг (в месяц, в сезон или даже в год)? Именно эти нюансы имеют региональную специфику.
Мы выявили наиболее сильные зависимости и построили сезонные модели экспоненциальной регрессии связи пожаров с количеством осадков:
Весенние пожары (март–май) – определяются дефицитом влаги в предшествующий осенне-зимний период (SPI-6 сен–фев).
Летние пожары (июнь–август) – очень сильная связь с засухой май–июль (SPI-3, R² = 0.84).
Осенние пожары (сентябрь–октябрь) – почти детерминированы засушливостью сентября (SPI-1, R² = 0.94), при этом тут нет таких больших лагов и накопительных эффектов, то есть на осенние засухи экосистемы реагируют практически моментально.
Научный сотрудник лаборатории климатических и углеродных исследований ИГиП ДВО РАН Юлия Масютина:
С помощью экспоненциальных моделей мы можем выявить легко, просто даже визуально пороговые эффекты, что, конечно, мы и сделали: когда SPI < –0.5 во всех сезонах начинается резкий экспоненциальный рост площадей пожаров. Обратите внимание, что засухой формально считаются значения SPI ниже −1, но у нас в регионе пожароопасные эффекты начинают проявляться куда раньше, чем дефицит осадков достигнет того уровня, который принято считать засухой.
О влиянии температуры. Этот фактор играет более опосредованную роль поэтому зависимость в сравнении с осадками менее выражены. Но общая тенденция в большинстве случаев – чем теплее, тем больше пожары. При этом самая чёткая связь – летние пожары и температура лета. Именно летние пожары-летние имеются пороговый эффект, при превышении средних летних температур выше 17.5 °C площади пожаров становятся существенно больше.
Динамика пожаров в 21 веке
Учитывая выявленные нами сильные зависимости пожаров от климатических условий, не сложно прийти к выводу, что изменение климата неизбежно повлечет за собой изменения пожарных режимов. При разделении по сезонам (на весенние, летние и осенние пожары) весенние и осенние площади пожаров не демонстрируют какого-либо значимого тренда, но медиана и дисперсия у них значимо снизились в период с 2013 по 2024 гг.
Летние пожары. Наблюдается значимый рост площадей крупных пожаров + рост дисперсии.
Для Амурской области еще в начале 21 века были характерны именно весенний и осенний пики пожарной активности. В 20 веке картина была такой же (судя по данным анализа временных рядов Landsat). Но сейчас мы наблюдаем такую картину: в 2001–2012 только один год характеризовался максимумом горимости в летний период, а вот в период с 2013 по 2024 таких лет уже шесть. Если анализировать именно площади – доля летних пожаров в общей структуре пожароопасного сезона выросла с 14 до 44 %!
Сейчас мы наблюдаем появление отчетливого и по масштабам сопоставимого с весенним, летнего пика пожарной активности. Учитывая, что весенние пожары очень сильно зависят от зимних осадков, возможно, что под влиянием текущих климатических изменений происходит смена доминирующего сезона горимости с весны на лето. А изменение сезонности, в свою очередь, влечет пространственные изменения в распределении пожаров – ведь летом горят более северные части области. Мы обнаружили значимое смещение пожарной активности на север со скоростью примерно 0.2 градуса за десять лет.
Выявленный нами рост летних пожаров на севере региона несет в себе определенные риски: во-первых, по различным данным и по нашим в том числе, – летние пожары для лесов значительно более губительны, чем весенние. Кроме того, смешение пожаров на север обостряют проблему возможности борьбы с ними – на севере более слабая, чем на юге система пожаротушения.
Научный сотрудник лаборатории климатических и углеродных исследований ИГиП ДВО РАН Юлия Масютина:
Что касается прогнозов, то во-первых, статистика по пожарам – штука весьма капризная. Площади пожаров крайне изменчивы из года в год они могут не просто в разы отличаться, а на порядки. Но тем не менее, обнаруженные нами эффекты, зависимости, тренды говорят об одном – температура будет расти, экстремальные явления будут учащаться, а соответственно мы, скорее всего, все чаще будем наблюдать масштабные летние пожары.
При сохранении текущих климатических тенденций (а по SSP5-8.5 среднелетняя температура к 2051–2060 гг. превысит 18 °C (это выше выявленной нами критической отметки, при превышении которой отмечается резкий рост площадей пожаров). Не исключен дальнейший рост площадей летних пожаров и устойчивое смещение пожарного максимума на север.
